Establecimiento de un medio de cultivo sumergido para ...

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“ESTABLECIMIENTO DE UN MEDIO DE CULTIVO SUMERGIDO PARA Psilocybe spPILAR GARCÍA GÓMEZ NATALIA RAMÍREZ LALINDE DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE PROCESOS ESCUELA DE INGENIERÍA UNIVERSIDAD EAFIT MEDELLÍN 2009

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Page 1: Establecimiento de un medio de cultivo sumergido para ...

ldquoESTABLECIMIENTO DE UN MEDIO DE CULTIVO SUMERGIDO PARA

Psilocybe sprdquo

PILAR GARCIacuteA GOacuteMEZ

NATALIA RAMIacuteREZ LALINDE

DEPARTAMENTO DE INGENIERIacuteA DE PROCESOS

ESCUELA DE INGENIERIacuteA

UNIVERSIDAD EAFIT

MEDELLIacuteN

2009

ldquoESTABLECIMIENTO DE UN MEDIO DE CULTIVO SUMERGIDO PARA

Psilocybe sprdquo

PILAR GARCIacuteA GOacuteMEZ

NATALIA RAMIacuteREZ LALINDE

Proyecto de grado para optar al tiacutetulo de

Ingeniero de Procesos

ASESOR

ALEX ARMANDO SAacuteEZ VEGA

Quiacutemico MSc En Biotecnologiacutea

DEPARTAMENTO DE INGENIERIacuteA DE PROCESOS

ESCUELA DE INGENIERIacuteA

UNIVERSIDAD EAFIT

MEDELLIacuteN

2009

Nota de aceptacioacuten

Jurado

Jurado

Jurado

Ciudad y fecha

iv

A Dios por habernos brindado la oportunidad de lograr este

triunfo en nuestras vidas

A nuestras familias por todo el apoyo que nos brindaron durante

el desarrollo de este proyecto y por habernos dado la gran oportunidad de convertirnos

en profesionales

A toda la docencia por la educacioacuten y orientacioacuten

recibida por eacutesta

v

AGRADECIMIENTOS

Los autores expresan sus agradecimientos a todas las personas que desde su experiencia y profesioacuten brindaron apoyo durante el desarrollo de este proyecto Alex Armando Saacuteez V Quiacutemico MSc En Biotecnologiacutea Candidato a Doctorado Profesor Universidad EAFIT Personal de laboratorio de Ingenieriacutea de Procesos Edgar Arbelaacuteez John Estrada y especialmente Sigifredo Caacuterdenas encargado del laboratorio de Biotecnologiacutea de la Universidad EAFIT Luz Deisy Mariacuten Palacio Ingeniera de Procesos Profesora Universidad EAFIT Diego Acosta PhD Engineering and Material Science Profesor Universidad EAFIT Carlos Correa Ingeniero Quiacutemico Profesor Universidad EAFIT Valeska Villegas E Msc En Biotecnologiacutea Candidata a Doctorado Profesora Universidad EAFIT

vi

TABLA DE CONTENIDO

LISTA DE TABLAS _________________________________________________________________________ IX

LISTA DE FIGURAS ________________________________________________________________________ XI

LISTA DE GRAacuteFICOS ______________________________________________________________________ XII

LISTA DE ECUACIONES ____________________________________________________________________ XV

LISTAS DE ANEXOS ______________________________________________________________________ XVI

RESUMEN _____________________________________________________________________________ XVII

INTRODUCCIOacuteN _________________________________________________________________________ 19

OBJETIVOS _____________________________________________________________________________ 21

GENERAL_____________________________________________________________________________ 21

ESPECIacuteFICOS __________________________________________________________________________ 21

1 MARCO TEOacuteRICO ___________________________________________________________________ 22

11 CONCEPTOS GENERALES DE HONGOS _______________________________________________ 22

111 Hongos laminares (Agaricales) ____________________________________________________ 22

12 MEDIOS DE CULTIVO_____________________________________________________________ 24

121 Medio sumergido _______________________________________________________________ 25

13 ALCALOIDES ___________________________________________________________________ 26

131 Generalidades _______________________________________________________________ 26

132 Propiedades fisicoquiacutemicas _____________________________________________________ 27

133 Reconocimiento de los alcaloides ________________________________________________ 27

134 Clasificacioacuten de los alcaloides ___________________________________________________ 28

1341 Alcaloides alifaacuteticos ____________________________________________________________ 28

1342 Alcaloides de origen diverso _____________________________________________________ 28

1343 Alcaloides aromaacuteticos __________________________________________________________ 28

13 PSILOCIBINA Y PSILOCINA _________________________________________________________ 31

131 Antecedentes acerca de la obtencioacuten de Psilocibina y Psilocina ________________________ 32

2 MATERIALES Y MEacuteTODOS_____________________________________________________________ 34

21 LOCALIZACIOacuteN _________________________________________________________________ 34

22 MICROORGANISMO DE ESTUDIO ___________________________________________________ 34

23 COMPONENTES DEL MEDIO DE CULTIVO (FANG-ZHONG) _______________________________ 35

24 PREPARACIOacuteN DE LOS DIFERENTES PREINOacuteCULOS DE P CUBENSIS EMPLEADOS PARA LAS

FERMENTACIONES SUMERGIDAS _________________________________________________________ 35

25 PREPARACIOacuteN DE LOS MEDIOS DE CULTIVO Y LOS INOacuteCULOS DE P CUBENSIS UTILIZADOS PARA LAS

FERMENTACIONES SUMERGIDAS _________________________________________________________ 36

26 CUANTIFICACIOacuteN DEL CRECIMIENTO DE BIOMASA MEDIANTE LOS MEacuteTODOS DE PESO HUacuteMEDO Y

PESO SECO PARA CULTIVO SUMERGIDO DE P CUBENSIS ________________________________________ 37

27 AJUSTE DE LA CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO DE P CUBENSIS AL MODELO CINEacuteTICO LOGIacuteSTICO ____ 37

vii

28 EVALUACIOacuteN DEL CONSUMO DE SUSTRATO Y DEL CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P

CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO ________________________________________________ 39

29 MEacuteTODO CUALITATIVO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE ALCALOIDES (PSILOCIBINA)

MEDIANTE EL USO DEL REACTIVO DE DRAGENDORFF _________________________________________ 40

210 MEacuteTODO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE PSILOCIBINA MEDIANTE CROMATOGRAFIacuteA

LIacuteQUIDA DE ALTA EFICIENCIA (HPLC) _______________________________________________________ 40

211 DETERMINACIOacuteN CUALITATIVA DE LA RESOLUCIOacuteN DEL ALCALOIDE DE INTEREacuteS PARA LOS

DIFERENTES ENSAYOS __________________________________________________________________ 41

212 DETERMINACIOacuteN PORCENTUAL DE COMPUESTOS PARA LOS DIFERENTES ENSAYOS __________ 42

213 CULTIVO SUMERGIDO DE P CUBENSIS EN PRESENCIA DE FA ______________________________ 42

214 DISENtildeO DE EXPERIMENTOS Y ANAacuteLISIS ESTADIacuteSTICO ___________________________________ 43

3 RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN ___________________________________________________________ 45

31 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN CULTIVO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO DIFERENTES FUENTES DE CARBONO ____________________________________________ 45

311 Crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones

de glucosa _________________________________________________________________________ 45

312 Crecimiento micelial del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones

de sacarosa ________________________________________________________________________ 50

313 Comparacioacuten entre el crecimiento micelial de P cubensis en los cultivos sumergidos utilizando

glucosa y sacarosa como fuente de carbono ______________________________________________ 55

314 Crecimiento micelial del P cubensis en cultivo sumergido utilizando glucosa y fenilalanina en el

medio 56

32 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS CULTIVADO EN

MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG) ______________________________________________________ 61

321 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes

concentraciones de glucosa ___________________________________________________________ 62

322 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes

concentraciones de sacarosa __________________________________________________________ 63

323 Comparacioacuten entre el consumo de sustrato de P cubensis en los cultivos sumergidos con

diferentes fuentes de carbono _________________________________________________________ 65

324 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando glucosa y

fenilalanina en el medio ______________________________________________________________ 66

33 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS CULTIVADO EN

MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG) ______________________________________________________ 69

331 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes

concentraciones de glucosa ___________________________________________________________ 69

332 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes

concentraciones de sacarosa __________________________________________________________ 71

333 Comparacioacuten entre el consumo de proteiacutena de P cubensis en los cultivos sumergidos con

diferentes fuentes de carbono _________________________________________________________ 72

334 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando glucosa y FA en el medio

73

34 ESTUDIO CUALITATIVO DE LA PRESENCIA DEL ALCALOIDE _______________________________ 76

viii

341 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el medio no conteniacutea FA ____ 76

342 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el medio conteniacutea FA ______ 79

35 ESTUDIO PORCENTUAL (AacuteREA) DEL ALCALOIDE REALIZADO PARA LOS DIFERENTES ENSAYOS ___ 81

351 Porcentaje de la Psilocibina (suposicioacuten) cuando el medio no conteniacutea FA _______________ 81

352 Porcentaje de aacuterea de compuestos presentes en P cubensis cuando el medio conteniacutea FA _ 83

CONCLUSIONES _________________________________________________________________________ 86

RECOMENDACIONES _____________________________________________________________________ 89

ANEXOS _______________________________________________________________________________ 90

BIBLIOGRAFIacuteA _________________________________________________________________________ 121

ix

LISTA DE TABLAS

TABLA 1 COMPOSICIOacuteN DEL MEDIO DE CULTIVO SUMERGIDO PARA EVALUAR EL CRECIMIENTO MICELIAL

DEL P CUBENSIS 35

TABLA 2 PARAacuteMETROS CINEacuteTICOS OBTENIDOS MEDIANTE EL MODELO LOGIacuteSTICO PARA LAS DIFERENTES

FERMENTACIONES DE P CUBENSIS UTILIZANDO GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO 48

TABLA 3 PARAacuteMETROS CINEacuteTICOS OBTENIDOS MEDIANTE EL MODELO LOGIacuteSTICO PARA LAS DIFERENTES

FERMENTACIONES DE P CUBENSIS UTILIZANDO SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO 53

TABLA 4 PARAacuteMETROS CINEacuteTICOS OBTENIDOS MEDIANTE EL MODELO LOGIacuteSTICO PARA LAS DIFERENTES

FERMENTACIONES DE P CUBENSIS UTILIZANDO 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO Y

DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA 60

TABLA 5 PORCENTAJE DE AacuteREA HALLADO MEDIANTE HPLC PARA LOS UacuteLTIMOS TRES DIacuteAS DE LA

FERMENTACIOacuteN CON CONCENTRACIONES DE 30 GL 50 GL Y 70 GL DE GLUCOSA Y SACAROSA CON

UN TIEMPO DE RETENCIOacuteN DE 62 Y 72 MINUTOS 81

TABLA 6 PORCENTAJE HALLADO MEDIANTE HPLC PARA LOS UacuteLTIMOS TRES DIacuteAS DE LA FERMENTACIOacuteN

CON CONCENTRACIONES DE 05 GL 10 GL Y 15 GL DE FA Y 50 GL DE GLUCOSA CON UN TIEMPO

DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y 72 MINUTOS 83

TABLA 7 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA) 90

TABLA 8 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA) 90

TABLA 9 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (SACAROSA) 91

TABLA 10 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (SACAROSA) 91

TABLA 11 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA Y SACAROSA) 92

TABLA 12 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA Y SACAROSA) 92

TABLA 13 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA 50 GL Y FA) 93

TABLA 14 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA 50 GL Y FA) 93

TABLA 15 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO SIN FA 94

TABLA 16 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO SIN FA 94

TABLA 17 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO CON FA 95

TABLA 18 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO CON FA 95

TABLA 19 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA SIN FA 96

TABLA 20 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA SIN FA 96

TABLA 21ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA CON FA 97

TABLA 22 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA CON FA 97

TABLA 23 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA SIN FA 98

TABLA 24 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN EL SUSTRATO

SIN FA 98

TABLA 25 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA CON FA 99

TABLA 26 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN EL DIacuteA CON FA

99

TABLA 27 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA SIN FA 100

TABLA 28 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN EL TIPO DE

SUSTRATO SIN FA 100

TABLA 29 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA CON FA 101

x

TABLA 30 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN LA

CONCENTRACIOacuteN CON FA 101

TABLA 31 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 30GL GLUCOSA Y 30GL SACAROSA 109

TABLA 32 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 110

TABLA 33 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 111

TABLA 34 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL Y GLUCOSA 50GL SACAROSA 112

TABLA 35 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 30GL GLUCOSA Y 30GL SACAROSA 113

TABLA 36 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 114

TABLA 37 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 70GL GLUCOSA Y 70GL SACAROSA 115

TABLA 38 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL Y GLUCOSA 50GL SACAROSA 116

TABLA 39 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 14 PARA CONCENTRACIONES DE 30GL GLUCOSA Y 30 GL SACAROSA 117

TABLA 40 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 14 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 118

TABLA 41 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 14 PARA CONCENTRACIONES DE 70GL GLUCOSA Y 70GL SACAROSA 119

TABLA 42 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 120

xi

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1 HONGO AGARICALES (LAMINAR) (KUO 2007) 23

FIGURA 2 ALCALOIDES DERIVADOS DEL TRIPTOFANO (MERCANO Y HASEGAWA 1991) 29

FIGURA 3 TRIPTAMINAS SIMPLES (SEIGLER 1981) 31

FIGURA 4 PSILOCIBINA Y PSILOCINA (MANDRILE ET AL 1984) 32

FIGURA 5 PSILOCYBE CUBENSIS (EAH01) CULTIVADA EN MEDIO SOacuteLIDO AGAR MALTA 34

FIGURA 6 CROMATOGRAMAS DE DOS DIFERENTES FERMENTACIONES DE P CUBENSIS QUE ILUSTRAN EL

CRITERIO DE ESCOGENCIA DEL MEJOR ENSAYO REALIZADO (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL

SACAROSA 78

FIGURA 7 CROMATOGRAMAS DE DOS DIFERENTES FERMENTACIONES DE P CUBENSIS QUE ILUSTRAN EL

CRITERIO DE ESCOGENCIA DEL MEJOR ENSAYO REALIZADO (A) 05 GL FA (B) 15 GL FA 80

FIGURA 8 MUESTRA DE BIOMASA UNA VEZ ANALIZADA MEDIANTE EL REACTIVO DE DRAGENDORFF 107

FIGURA 9 PERFIL CROMATOGRAacuteFICO (TSUJIKAWA ET AL 2003) 108

xii

LISTA DE GRAacuteFICOS

GRAacuteFICO 1 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO TRES DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO (PESO

SECO) 46

GRAacuteFICO 2 CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN CULTIVO SUMERGIDO BAJO TRES

CONCENTRACIONES DE GLUCOSA 47

GRAacuteFICO 3 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

GLUCOSA 49

GRAacuteFICO 4 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO (PESO

SECO) 50

GRAacuteFICO 5 CRECIMIENTO MICELIAL PARA TRES DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA 52

GRAacuteFICO 6 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

SACAROSA 54

GRAacuteFICO 7 CRECIMIENTO MICELIAL PARA DOS DIFERENTES FUENTES DE CARBONO (GLUCOSA Y

SACAROSA) 56

GRAacuteFICO 8 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA Y 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE

CARBONO (PESO SECO) 57

GRAacuteFICO 9 CRECIMIENTO MICELIAL PARA GLUCOSA A UNA CONCENTRACIOacuteN DE 50 GL Y TRES

DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA 59

GRAacuteFICO 10 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA Y

50 GL DE GLUCOSA 61

GRAacuteFICO 11 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO 62

GRAacuteFICO 12 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO 64

GRAacuteFICO 13 CONSUMO DE SUSTRATO PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 66

GRAacuteFICO 14 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO Y DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

FA 67

GRAacuteFICO 15 CONSUMO DE SUSTRATO PARA CADA UNA DE LAS CONCENTRACIONES DE FA UTILIZADAS 68

GRAacuteFICO 16 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO 70

GRAacuteFICO 17 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO 71

GRAacuteFICO 18 CONSUMO DE PROTEIacuteNA PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 73

xiii

GRAacuteFICO 19 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO Y DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

FA 74

GRAacuteFICO 20 CONSUMO DE PROTEIacuteNA PARA LOS ENSAYOS CON Y SIN FA 75

GRAacuteFICO 21 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA LAS DOS FUENTES DE CARBONO 77

GRAacuteFICO 22 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS EN LOS UacuteLTIMOS TRES DIacuteAS DE LA FERMENTACIOacuteN CON FA Y GLUCOSA 79

GRAacuteFICO 23 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 82

GRAacuteFICO 24 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA CADA UNA DE LAS CONCENTRACIONES DE FA UTILIZADAS 85

GRAacuteFICO 25 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

109

GRAacuteFICO 26 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

110

GRAacuteFICO 27 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

111

GRAacuteFICO 28 CROMATOGRAMA DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA 112

GRAacuteFICO 29 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

113

GRAacuteFICO 30 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

114

GRAacuteFICO 31 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 70 GL GLUCOSA (B) 70 GL SACAROSA

115

GRAacuteFICO 32 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA 116

GRAacuteFICO 33 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

117

GRAacuteFICO 34 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

118

xiv

GRAacuteFICO 35 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 70 GL GLUCOSA (B) 70 GL SACAROSA

119

GRAacuteFICO 36 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C)

15GL FA 120

xv

LISTA DE ECUACIONES

ECUACIOacuteN 1 ECUACIOacuteN LINEALIZADA DEL MODELO LOGIacuteSTICO 38

ECUACIOacuteN 2 VALORES TEOacuteRICOS DE BIOMASA EN EL TIEMPO 39

xvi

LISTAS DE ANEXOS

ANEXO 1 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA _____________________________________________________ 90

ANEXO 2 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON SACAROSA ____________________________________________________ 91

ANEXO 3 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA Y SACAROSA __________________________________________ 92

ANEXO 4 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA 50 GL Y FA ___________________________________________ 93

ANEXO 5 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO EN LAS FERMENTACIONES

SIN FA ____________________________________________________________________________ 94

ANEXO 6 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO EN LAS FERMENTACIONES

CON FA ___________________________________________________________________________ 95

ANEXO 7 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA EN LAS FERMENTACIONES

SIN FA ____________________________________________________________________________ 96

ANEXO 8 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA EN LAS FERMENTACIONES

CON FA ___________________________________________________________________________ 97

ANEXO 9 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA EN LAS

FERMENTACIONES SIN FA ____________________________________________________________ 98

ANEXO 10 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA EN LAS

FERMENTACIONES CON FA ___________________________________________________________ 99

ANEXO 11 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA CUANTIFICACIOacuteN PORCENTUAL DE PSILOCIBINA EN

LAS FERMENTACIONES SIN FA _______________________________________________________ 100

ANEXO 12 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA CUANTIFICACIOacuteN PORCENTUAL DE PSILOCIBINA EN

LAS FERMENTACIONES CON FA ______________________________________________________ 101

ANEXO 13 DETERMINACIOacuteN DE CONSUMO DE AZUacuteCARES POR EL MEacuteTODO DE DNS (AacuteCIDO

DINITROSALICIacuteLICO) ________________________________________________________________ 102

ANEXO 14 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO ___________________________________________ 104

ANEXO 15 DETERMINACIOacuteN DE CONSUMO DE PROTEIacuteNAS POR EL MEacuteTODO DE LOWRY ____________ 105

ANEXO 16 CINEacuteTICA CONSUMO DE PROTEIacuteNA ______________________________________________ 106

ANEXO 17 PRUEBA DE REACTIVO DE DRAGENDORFF _________________________________________ 107

ANEXO 18 BARRIDO ESPECTRAL PARA EL PSILOCYBE CUBENSIS _________________________________ 108

ANEXO 19 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 12 DE FERMENTACIOacuteN ___________________________ 109

ANEXO 20 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 13 DE FERMENTACIOacuteN __________________________ 113

ANEXO 21 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 14 DE FERMENTACIOacuteN __________________________ 117

xvii

RESUMEN

El Psilocybe cubensis es un hongo de gran importancia a nivel industrial gracias a

la presencia de una sustancia llamada Psilocibina en su cuerpo fructiacutefero

Dicho alcaloide derivado de la triptamina es muy similar al neurotransmisor

serotonina el cual es responsable de la percepcioacuten sensorial la regulacioacuten de la

temperatura el inicio del reposo nocturno del hiacutegado y los rintildeones Por tal motivo

este estudio se enfocoacute en la produccioacuten de la Psilocibina mediante el cultivo del P

cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong)

Se evaluaron los efectos de dos fuentes de carbono (glucosa y sacarosa) a tres

concentraciones diferentes en cultivo sumergido para Psilocybe cubensis con el

fin de determinar la incidencia de eacutestas en la produccioacuten de biomasa y en la

produccioacuten y presencia de Psilocibina alcaloide de intereacutes Para las

concentraciones de glucosa de 30 gL 50 gL y 70 gL se presentoacute un crecimiento

maacuteximo de biomasa de 048 gL 055 gL y 062 gL y un porcentaje de alcaloide

de 6065 wv 7396 wv y 6733 wv respectivamente Esto uacuteltimo si se

asume que el tiempo de retencioacuten oscila entre 62 y 72 minutos contaacutendose con

una fase moacutevil de HCOONH4 en una columna C18 Mientras que para las mismas

concentraciones de sacarosa se presentoacute un crecimiento maacuteximo de biomasa de

026 gL 045 gL y 057 gL con porcentajes del compuesto presente entre el

rango de 62 y 72 minutos de 3664 wv 5857 wv y 5583 wv

respectivamente

Una vez realizada la investigacioacuten se encontroacute que las diferencias existentes en

cuanto a la cantidad de biomasa generada con respecto al tipo de sustrato

utilizado no fueron significativas es decir era irrelevante si se utilizaba glucosa o

sacarosa como principal fuente de carbono para la fermentacioacuten del P cubensis

xviii

en medio sumergido con el fin de obtener biomasa sin embargo se hallaron

diferencias significativas con respecto a las diferentes concentraciones empleadas

de dichas fuentes de carbono

Al analizar las muestras mediante cromatografiacutea liacutequida de alta eficiencia (HPLC)

se determinoacute que el medio que conteniacutea 50 gL de glucosa era el deseado debido

a que fue en eacuteste donde se presentaron picos maacutes definidos mostrando una mejor

resolucioacuten del compuesto Adicionalmente presentoacute un buen crecimiento micelial

Una vez elegido dicho criterio se evaluoacute el efecto que teniacutea la adicioacuten de un

aminoaacutecido llamado Fenilalanina (FA) al medio que conteniacutea 50 gL de glucosa

con el fin de determinar si eacuteste teniacutea alguna incidencia positiva en la produccioacuten de

biomasa y en la generacioacuten del alcaloide de intereacutes cabe resaltar que se utilizaron

diferentes concentraciones de FA correspondientes a 05 gL 10 gL y 15 gL

Finalizados dichos ensayos se obtuvieron valores de crecimiento de biomasa

maacutexima de 106 gL 108 gL y 101 gL y un porcentaje de aacuterea de 7549 wv

6236 wv y 2721 wv respectivamente

Es necesario hacer hincapieacute en que las diferencias obtenidas mediante el anaacutelisis

estadiacutestico entre cada una de las concentraciones de FA con respecto a la

generacioacuten de biomasa y la produccioacuten del compuesto no fueron significativas lo

que llevoacute a elegir una concentracioacuten de 05 gL de FA debido a que fue la menor

cantidad utilizada de este compuesto durante la investigacioacuten suponieacutendose asiacute

una disminucioacuten en los costos de materia prima

Palabras claves

Psilocybe cubensis Psilocibina Alcaloide HPLC Cultivo Sumergido Fuentes de

Carbono Fenilalanina

19

INTRODUCCIOacuteN

Los hongos son una rica fuente de productos naturales con una alta actividad

bioloacutegica Desafortunadamente el cultivo de eacutestos en cuerpo fructiacutefero toma

varios meses disminuyendo su calidad debido a los cambios climaacuteticos y plagas

por tal razoacuten se implementoacute la metodologiacutea de medio sumergido la cual es

prometedora gracias a una alta productividad de compuestos bioactivos (Arora

1986)

El Geacutenero Psilocybe pertenece al Reino Fungiacute con un Phylum Basidiomicota

una Clase Homobasidiomicetes un Orden Agaricales una Familia Strofariaceae

(Paris y Hurabielle 1981)

Dicho geacutenero es considerado de gran importancia a nivel mundial debido a que su

cuerpo fructiacutefero y biomasa micelial contienen Psilocibina la cual posee un alto

valor para la industria farmaceacuteutica por su uso en la elaboracioacuten de productos

antidepresivos Este alcaloide derivado de FA cuenta con una estructura muy

similar al neurotransmisor segregado por el cerebro llamado serotonina que

controla el estado de aacutenimo el suentildeo el hiacutegado y los rintildeones (Mandrile et al

1984) esta caracteriacutestica le otorga la gran importancia a la Psilocibina en el

mercado puesto que tiene un alto impacto en la sociedad como ayudante

antidepresivo debido a que no todas las personas segregan la cantidad necesaria

(10 mg con liacutemites que variacutean desde 5 a 20 mg) de serotonina (Mandrile et al

1984) Adicionalmente se estaacute empleando como una gran ayuda para la

disminucioacuten de la adiccioacuten a sustancias como heroiacutena y cocaiacutena gracias a que

este alcaloide no genera dependencia (Lee et al 2004)

Debido a que su consumo puede generar alucinaciones era consumido por las

culturas aboriacutegenes centroamericanas con el fin de realizar manifestaciones

20

religiosas Su uso se remonta a maacutes de 3500 antildeos y era nombrado por los

aztecas como ―Teonunaltl que significa ―carne de dioses (Mandrile et al 1984)

La alternativa que se utilizoacute durante esta investigacioacuten fue el cultivo del P

cubensis mediante medio sumergido debido principalmente a las notables

ventajas frente a los sistemas convencionales que eacuteste posee entre las cuales se

destacan la disminucioacuten del tiempo para la obtencioacuten de la biomasa (14 diacuteas) y la

reduccioacuten de los costos de obtencioacuten (Lee et al 2004) De acuerdo a lo

dimensionado anteriormente este estudio estaba orientado primordialmente a la

buacutesqueda de alternativas que permitieran la produccioacuten de biomasa de forma

raacutepida y confiable

Con el fin de llevar a cabo lo dicho anteriormente se pretendioacute evaluar el efecto

del uso de dos diferentes fuentes de carbono en este caso glucosa y sacarosa en

el crecimiento micelial de la cepa P cubensis

21

OBJETIVOS

GENERAL

Evaluar el efecto de la fuente de carbono en el crecimiento micelial de una

cepa Psilocybe sp

ESPECIacuteFICOS

Evaluar la cineacutetica de crecimiento de la cepa Psilocybe cubensis en los

diferentes medios de cultivo sumergido mediante la cuantificacioacuten de

biomasa por medio de la metodologiacutea de peso seco

Evaluar el consumo de sustrato para los diferentes ensayos por medio de

teacutecnicas espectrofotomeacutetricas

Determinar la presencia de Psilocibina mediante el uso del reactivo de

Dragendorff

22

1 MARCO TEOacuteRICO

11 CONCEPTOS GENERALES DE HONGOS

Los hongos son organismos eucariotas que no contienen clorofila con nutricioacuten

por absorcioacuten generalmente con reproduccioacuten sexual y asexual el cuerpo

consiste generalmente de filamentos ramificados con pared celular quitinosa

(Miles y Chang 1999)

Constituyen uno de los grupos de organismos maacutes importantes para la vida del

hombre ya que son los responsables de gran parte de la descomposicioacuten de la

materia orgaacutenica aumentando su disponibilidad en el suelo pueden ser

comestibles venenosos o psicotroacutepicos muchos son patoacutegenos otros producen

ciertas sustancias beneficiosas o intervienen en procesos de elaboracioacuten de

algunos comestibles (Miles y Chang 1999)

111 Hongos laminares (Agaricales)

El orden Agaricales tambieacuten conocido como Euagaricales es el mayor orden de

setas y hongos que incluye maacutes de la mitad de todas las especies conocidas de la

clase Homobasidiomycetes (Hibbett et al 1997 Hibbett y Thorn 2001) Maacutes de

9000 especies y alrededor de 350 geacuteneros se han atribuido a este orden que

contiene 26 familias (Kirk et al 2001) Un consenso de mayor nivel de

clasificacioacuten de los Agaricales ha sido difiacutecil de lograr debido a la competencia de

sistemas que restringen geacuteneros y familias (o incluso orden) de diferentes

maneras (Bas 1998 Juumllich 1981 Kirk et al 2001 Kuumlhner 1980 Singer 1986)

23

La base para la clasificacioacuten de los hongos fue construida por Fries (1874) quien

hizo hincapieacute en las caracteriacutesticas macroscoacutepicas como la textura del tallo la

separacioacuten de los filamentos (laminas) presencia o ausencia de velo y color de las

esporas

Posteriormente dividioacute los hongos Agaricales en varias especies de acuerdo al

color de las esporas depositadas las cuales pueden ser de color blanco rosado

marroacuten puacuterpura ndash marroacuten y negro El sistema macroscoacutepico de Fries que

reconocioacute inicialmente 12 geacuteneros de hongos carnosos que forman los hongos es

taxonoacutemicamente praacutectico Eacuteste fue relativamente invariable hasta que Fayod

(1989) estudioacute la anatomiacutea y las caracteriacutesticas microscoacutepicas de muchos

Agaricales reconociendo 108 geacuteneros (Arora 1986)

Al igual que todas las setas los hongos laminares son faacutebricas de esporas

creados con el uacutenico propoacutesito de fabricar esporas microscoacutepicas para dejarse

llevar por las corrientes de aire y con suerte caer en un lugar adecuado en la

tierra para germinar y comenzar un nuevo organismo Las probabilidades de que

cualquier individuo que tiene esporas de este tipo tenga suerte son tan bajas que

el hongo produce millones de esporas para compensar esto En las laacuteminas se

encuentran numerosas esporas las cuales aumentan considerablemente el

nuacutemero de esporas que el hongo puede producir Ambos lados de cada laacutemina

estaacute cubierta con esporas microscoacutepicas (Kuo 2007) A continuacioacuten se muestra

de manera ilustrativa en la figura 1 las laacuteminas que poseen los hongos Agaricales

en las cuales se da la formacioacuten de las esporas

Figura 1 Hongo Agaricales (Laminar) (Kuo 2007)

24

12 MEDIOS DE CULTIVO

Uno de los sistemas maacutes importantes para la identificacioacuten de microorganismos es

observar su crecimiento en sustancias alimenticias artificiales preparadas en el

laboratorio El material alimenticio en el que crecen los microorganismos es el

medio de cultivo (Garciacutea 1995)

Para que los microorganismos crezcan adecuadamente en un medio de cultivo

artificial eacuteste debe reunir una serie de condiciones como lo son temperatura

grado de humedad y presioacuten asiacute como un grado correcto de acidez o alcalinidad

Un medio de cultivo contiene los nutrientes y factores de crecimiento necesarios

para que el microorganismo se desarrolle correctamente y debe estar exento de

cualquier tipo de microorganismo que pueda generar contaminacioacuten (Garciacutea

1995)

121 Tipos de medios de cultivo

En la actualidad existen diversos tipos de medio de cultivo si se centra en la

composicioacuten eacutestos pueden ser medios sinteacuteticos que contienen fuente de

carbono fuente de nitroacutegeno sales que suplan los iones y demaacutes elementos tales

como estimuladores del crecimiento medios complejos que contienen ingredientes

tales como extracto de levadura peptona infusioacuten de cerebro etc ricos en

nutrientes medios de enriquecimiento siendo estos complejos con aditivos

adicionales para favorecer asiacute al crecimiento y desarrollo de determinados

microorganismos medios selectivos los cuales son disentildeados para favorecer el

crecimiento especiacutefico de un microorganismo determinado o un grupo

microbiano medios diferenciales que proporcionan la distincioacuten microbiana de una

mezcla por sus propiedades diferenciales de crecimiento en dichos medios

medios de mantenimiento siendo disiacutemiles de los de crecimiento oacuteptimo por el

25

crecimiento raacutepido y proliacutefico que deriva en la muerte raacutepida de las ceacutelulas (Garciacutea

1995)

Atendiendo a su estado los medios de cultivo pueden presentarse como medios

sumergidos y medios soacutelidos que contienen agar que gelifica por debajo de 45

degC y cuya concentracioacuten en su uso es de 15 y medios semisoacutelidos que contiene

un agar a una concentracioacuten de 07 (Garciacutea 1995)

121 Medio sumergido

Debido a que cultivar el cuerpo fructiacutefero toma varios meses y se dificulta el control

de calidad del producto final porque se estaacute sujeto a los cambios permanentes del

clima y las plagas se ha empleado la metodologiacutea de medio sumergido la cual es

una alternativa muy prometedora para la produccioacuten eficiente del micelio y de los

metabolitos (Lindequist y Niedermeyer 2005)

Dicha forma es la mejor para producir extraer y purificar metabolitos de un cultivo

de hongo ya que facilita una mayor produccioacuten de biomasa en menor tiempo y

de mayor calidad que el cultivo en medio soacutelido ademaacutes facilita la dispersioacuten y

adaptacioacuten del hongo y reduce los vectores de contaminacioacuten De igual forma un

cultivo de esta iacutendole es la opcioacuten maacutes viable si se quiere escalar procesos

fermentativos en aras de desarrollar mercados como en este caso el de

metabolitos medicinales (Navarro et al 1998)

A su vez el uso de cultivo sumergido puede beneficiar la produccioacuten de muchos

metabolitos secundarios y disminuir los costos de produccioacuten por reducir las

labores que involucran los meacutetodos de etapas soacutelidas (Domiacutenguez y Webb 2003)

Los metabolitos bioactivos de los hongos pueden ser potencialmente producidos a

nivel industrial mediante el uso de la metodologiacutea de cultivo sumergido pero el

26

eacutexito a escala comercial depende del costo comparado con la tecnologiacutea existente

y la ventaja econoacutemica que la industria puede ver usando este meacutetodo El uso de

la tecnologiacutea puede ser facilitada por el aumento en el rendimiento de la

produccioacuten y el desarrollo del sistema (Hwang et al 2004)

El cultivo de hongos sumergidos se caracteriza por un aumento en la viscosidad

del caldo con el tiempo debido a uno o maacutes factores tales como el aumento de la

concentracioacuten de ceacutelulas los cambios de la morfologiacutea del crecimiento o la

produccioacuten de productos extracelulares que alteran el caraacutecter reoloacutegico de la

cultura del liacutequido El aumento en la viscosidad puede ser visto como un fenoacutemeno

indeseable pero inevitable ya que causan dificultades en el suministro de oxiacutegeno

en la eliminacioacuten de dioacutexido de carbono y en posibles problemas de agitacioacuten

(Hwang et al 2004)

13 ALCALOIDES

131 Generalidades

La diversidad estructural y la variedad en la actividad bioloacutegica hacen de los

alcaloides como tambieacuten de los antibioacuteticos los grupos maacutes importantes entre las

sustancias naturales de intereacutes terapeacuteutico (Paris y Hurabielle 1981)

Se han aislado principalmente en plantas superiores y se han encontrado en maacutes

de 100 familias de Faneroacutegamas (aquellas plantas que se reproducen por semillas

producidas en sus inflorescencias) Su actividad bioloacutegica a nivel del sistema

nervioso dio pie a las primeras investigaciones siendo los alcaloides las primeras

sustancias naturales estudiadas (Paris y Hurabielle 1981)

El teacutermino alcaloide propuesto por el farmaceacuteutico W Meissner en 1819 se aplicoacute

a los compuestos de origen vegetal con propiedades alcalinas este caraacutecter

baacutesico es debido a la presencia de nitroacutegeno amiacutenico en su estructura Los

27

alcaloides se pueden considerar como ―Un compuesto orgaacutenico de origen natural

nitrogenado derivados generalmente de aminoaacutecidos maacutes o menos baacutesico de

distribucioacuten restringida con propiedades farmacoloacutegicas importantes a dosis bajas

y que responden a reacciones comunes de precipitacioacuten (Paris y Hurabielle

1981)

132 Propiedades fisicoquiacutemicas

Los alcaloides tienen masas moleculares que variacutean entre 100 y 9000 gmol son

casi siempre incoloros son normalmente soacutelidos a temperatura ambiente a

excepcioacuten de los alcaloides no oxigenados Los alcaloides son poco solubles en

agua gracias a su caraacutecter baacutesico dicho caraacutecter se debe al par de electrones

libres del nitroacutegeno (Paris y Hurabielle 1981)

En la naturaleza se encuentran en forma de sales generalmente En las plantas

se consideraba que eran productos obtenidos durante la extraccioacuten y poco

solubles en disolventes tiacutepicos de extraccioacuten por su polaridad Son solubles en

disolventes orgaacutenicos como cloroformo etanol metanol acetato de etilo eacuteter

benceno En forma de sales son solubles en agua excepto las sales de berberina

(Paris y Hurabielle 1981)

Todos los alcaloides son activos a la luz polarizada Presentan una fluorescencia

caracteriacutestica bajo la luz UV o IR dando lugar a espectros caracteriacutesticos (Paris y

Hurabielle 1981)

133 Reconocimiento de los alcaloides

Las teacutecnicas de reconocimiento son basadas en la capacidad que tienen los

alcaloides en estado de sal (extractos aacutecidos) de combinarse con el yodo y

metales pesados como bismuto mercurio tungsteno formando precipitados se

28

utilizan reactivos generales para detectar alcaloides como reactivo de Wagner

reactivo de Mayer reactivo de Dragendorff reactivo de Hager reactivo de

Bertrand reactivo de Ehrlich y reactivo de Vitali-Morin (Paris y Hurabielle 1981)

134 Clasificacioacuten de los alcaloides

Habitualmente los alcaloides se han clasificado en funcioacuten de su estructura

distinguieacutendose principalmente los compuestos heterociacuteclicos de los no

heterociacuteclicos Actualmente existen varias formas de clasificarlos (Bruneton

1987) entre ellas se pueden distinguir

1341 Alcaloides alifaacuteticos

a Derivados de la ornitina (pirrolidinas tropaacutenicos pirrolizidiacutenicos)

b Derivados de la lisina (piperidinas quinolizidiacutenicos)

1342 Alcaloides de origen diverso

a Alcaloides terpeacutenicos y esteroidales

b Alcaloides diversos (purinas macrociclos etc)

1343 Alcaloides aromaacuteticos

a Derivados del aacutecido nicotiacutenico (piridinas)

b Derivados de la fenilalanina y tirosina (isoquinoleinas)

c Derivados del triptofano (indoacutelicos quinoleinas)

d Derivados de la histidina (imidazoles)

29

Alcaloides derivados del triptofano (Alcaloides Indoacutelicos)

Desde el punto de vista farmacoloacutegico ha habido mucho intereacutes sobre las bases

que contienen el nuacutecleo indoacutelico a raiacutez del descubrimiento de la actividad

alucinoacutegena del LSD asiacute como la actividad sedante de la reserpina aislada del

geacutenero Rauwolfia El auge del estudio fitoquiacutemico ocurrioacute en la deacutecada de los 60 y

se dirigiacutea principalmente a la familia Apocynaceae (Mercano y Hasegawa 1991)

Existen unos 800 alcaloides de este tipo distribuidos principalmente en la familia

Apocynaceae (geacuteneros Rauwolfia Aspidos-perma Strychnos y Vinca) menos

frecuentes en hongos y familias como Leguminoseae Malphigiaceae Rubiaceae y

Rutaceae donde los alcaloides presentan el grupo indoacutelico sencillo (Mercano y

Hasegawa 1991)

El triptofano es el precursor de estos alcaloides los cuales se clasifican en

triptaminas y en no triptaminas las triptaminas a su vez se subdividen en b-

carbolinas y en indoleninas y pueden ser triptaminas simples o triptaminas

complejas y estas pueden ser isopreacutenicas o no isopreacutenicas (Mercano y Hasegawa

1991) La figura 2 muestra la estructura quiacutemica del triptofano triptamina y sus

divisiones

Figura 2 Alcaloides derivados del Triptofano (Mercano y Hasegawa 1991)

30

Triptaminas simples

Las triptaminas simples juegan un importante papel en la cultura indiacutegena de

Ameacuterica por sus efectos alucinoacutegenos y extaacuteticos en sus ceremonias maacutegico

religiosas (Furst 1994) Se han encontrado en hongos alucinoacutegenos de

Mesoameacuterica del geacutenero Psilocybe Stropharia y Conocybe (―teonacatl o ―carne

de los dioses) usados por los indios Aztecas en sus ceremonias religiosas desde

hace maacutes de 1700 antildeos Se han encontrado en estos hongos los alcaloides

alucinoacutegenos la Psilocina y la Psilocibina que al ingerirlos produce diferentes

sensaciones auditivas y visuales relajacioacuten muscular depresiones y euforias

alternadas (Mercano y Hasegawa 1991)

La serotonina que juega un importante papel en la actividad neuronal se

encuentra tambieacuten en vegetales Se ha aislado en el pericarpio del banano el cual

seco cuando es fumado actuacutea como un alucinoacutegeno ligero (Seigler 1981)

De las glaacutendulas paroacutetidas del sapo comuacuten Bufo vulgaris se aiacutesla la bufotenina

derivado N-dimetilado de la serotonina que tambieacuten es el principio activo del Yopoacute

polvo de las semillas de Anadenanthera peregrina (Piptadenia peregrina)

Leguminoseae y especies del geacutenero Virola (Myristicaceae) que contiene tambieacuten

triptaminas son mezclados con cenizas e inhalados por medio de tubos de bambuacute

por los indiacutegenas del Orinoco en ceremonias maacutegico religiosas produciendo

alucinacioacuten e incoordinacioacuten motriz (Seigler 1981)

En la figura 3 se observan las estructuras de aquellos compuestos que estaacuten

clasificados como triptaminas simples

31

Figura 3 Triptaminas simples (Seigler 1981)

13 PSILOCIBINA Y PSILOCINA

La Psilocibina y la Psilocina son bioloacutegicamente sintetizadas en los hongos

pertenecientes a los geacuteneros de Psilocybe (Bigwood y Beug 1982 Wurst et al

1984)

La Psilocibina y la Psilocina se han identificado en todo el mundo en una variedad

de setas que son llamados hongos maacutegicos La ingestioacuten de pequentildeas

cantidades de alucinoacutegenos provoca el eacutextasis La actividad alucinoacutegena de la

Psilocibina es relativamente maacutes baja que la de la Psilocina Sin embargo la

Psilocibina se convierte faacutecilmente en Psilocina (componente activo principal) en

los sistemas bioloacutegicos Asiacute el desarrollo de un meacutetodo de determinacioacuten de la

Psilocibina es importante lo misma que la de la Psilocina (Kimie et al 2005)

La hidroacutelisis de la Psilocibina se consigue saturando con anhiacutedido carboacutenico una

solucioacuten acuosa de Psilocibina (para eliminar el oxiacutegeno del aire y calentaacutendola)

obteniendo asiacute una moleacutecula de 4hidroxi-dimetiltriptamina y una moleacutecula de aacutecido

fosfoacuterico (Mandrile et al 1984)

Como todos los faacutermacos derivados del indol estas sustancias han despertado

intereacutes porque se sospechoacute la posibilidad de que algunas de ellas se formen en el

32

organismo y que en ciertas psicosis especialmente en la esquizofrenia se

produzcan elevados niveles sanguiacuteneos que ocasionan algunos de los siacutentomas

(Mandrile et al 1984)

La figura 4 muestra la estructura quiacutemica de alcaloides como la Psilocibina y

Psilocina

Figura 4 Psilocibina y Psilocina (Mandrile et al 1984)

131 Antecedentes acerca de la obtencioacuten de Psilocibina y Psilocina

Una gran variedad de meacutetodos cromatograacuteficos para la determinacioacuten de

Psilocibina y Psilocina presentes en las incautaciones de hongos se han

publicado La cromatografiacutea de capa fina es utilizada debido a que eacutesta es muy

apropiada para la deteccioacuten de sustancias derivadas del triptofano (Brown et al

1972 Tanimukai 1967 Beug y Bigwood 1981) Aun asiacute meacutetodos que involucran

tanto la cromatografiacutea de alta eficiencia (HPLC) como la deteccioacuten fotomeacutetrica de

UV (Beug y Bigwood 1981 Wurst et al 1984 Borner y Brenneisen 1987 Perkal

et al 1980 Vanhaelen-Faestreacute y Vanhaelen 1984 Thomson 1980 White 1979

Sottolano y Lurie 1983) fueron establecidas y optimizadas para la cuantificacioacuten

de Psilocibina

Durante los uacuteltimos antildeos se han venido utilizando diferentes tipos de columna y

fase moacutevil con el fin de obtener la mayor cantidad posible de la sustancia de

intereacutes (Psilocibina)

33

En el antildeo 1981 en el instituto farmaceacuteutico de la Universidad de Oslo realizaron

una investigacioacuten con una columna de siacutelice con una fase moacutevil de metanol-nitrato

de amonio en donde no soacutelo se logroacute obtener Psilocibina y Psilocina sino tambieacuten

un nuevo producto conocido como beocistiacuten Se logroacute un porcentaje de separacioacuten

maacutexima de 75 ww (Christiansen et al 1981)

Asimismo en el antildeo 1984 en el instituto de microbiologiacutea de Amsterdam se

realizoacute un estudio con una columna C18 de siacutelice y una fase moacutevil de agua-etanol-

aacutecido aceacutetico de forma isocraacutetica en donde se obtuvo un porcentaje 025-115

y 002-016 de Psilocibina y Psilocina respectivamente en el hongo (Wurst

1984)

De igual manera en el antildeo 2003 en el instituto de ciencia policiaca en Japoacuten se

ejecutoacute la cromatografiacutea de alta eficiencia utilizando una columna C18 con una

fase moacutevil de aacutecido foacutermico de forma isocraacutetica y un detector de 220 nm un rango

de porcentaje de Psilocibina 014-042 wv en la capa mientras un 009-03

wv en el tallo (Tsujikawa et al 2003)

34

2 MATERIALES Y MEacuteTODOS

21 LOCALIZACIOacuteN

Las fermentaciones la medicioacuten del crecimiento micelial y la cuantificacioacuten del

consumo del sustrato y de proteiacutena se llevaron a cabo en el laboratorio de

Biotecnologiacutea de la Universidad EAFIT mientras que los anaacutelisis de cromatografiacutea

liacutequida de alta eficiencia (HPLC) se realizaron en el laboratorio de Quiacutemica

Instrumental de dicha Universidad

22 MICROORGANISMO DE ESTUDIO

La cepa del hongo Psilocybe cubensis (EAH01) con la cual se trabajoacute fue donada

por Joseacute Rodrigo Moreno Ingeniero del laboratorio de la Universidad Catoacutelica de

Oriente (UCO) La EAH01 permanece auacuten en el laboratorio de Biotecnologiacutea de la

Universidad EAFIT

Dicha cepa se cultivoacute en una caja Petri que conteniacutea Agar Extracto de Malta

(MEA) y se incuboacute a 30ordmC en una incubadora digital del laboratorio de

Biotecnologiacutea de la Universidad EAFIT La figura 5 representa una cepa de P

cubensis cultivada en medio soacutelido MEA

Figura 5 Psilocybe cubensis (EAH01) cultivada en medio soacutelido Agar Malta

35

23 COMPONENTES DEL MEDIO DE CULTIVO (FANG-ZHONG)

El medio sumergido utilizado para llevar a cabo las diferentes fermentaciones de

P cubensis fue el descrito por Fang-Zhong (2002) La tabla 1 muestra los

componentes de dicho medio y la concentracioacuten de cada uno de ellos Se destaca

que las fuentes de carbono utilizadas fueron glucosa y sacarosa usaacutendolas cada

una por separado para cada experimento y haciendo variaciones de

concentraciones de las mismas para los distintos ensayos

Tabla 1 Composicioacuten del medio de cultivo sumergido para evaluar el crecimiento micelial del P cubensis

Componentes Cantidad (gL)

Fuente de Carbono 30 ndash 50 - 70

Peptona 5

Extracto de levadura 5

KH2PO4 1

MgSO47H2O 05

Vitamina B1 005

24 PREPARACIOacuteN DE LOS DIFERENTES PREINOacuteCULOS DE P cubensis

EMPLEADOS PARA LAS FERMENTACIONES SUMERGIDAS

Con el propoacutesito de llevar a cabo cada uno de los ensayos fue necesario realizar

la preparacioacuten de un preinoacuteculo eacutesto con el fin de realizar un proceso de

adaptacioacuten del P cubensis al medio favoreciendo la disminucioacuten en cuanto a

tiempo (preferiblemente la eliminacioacuten de la aparicioacuten de un fase de latencia una

vez comenzada la fermentacioacuten)

La preparacioacuten de cada uno de los preinoacuteculos se realizoacute en 6 erlenmeyers de

1000 mL con 200 mL de medio cada uno los cuales fueron esterilizados a 120degC

por 15 minutos e inoculados con 4 discos de 5 mm aproximadamente de P

36

cubensis provenientes de la cepa previamente activada en Agar Malta durante 6

diacuteas Los erlenmeyers se llevaron a un agitador orbital por 6 diacuteas a 30ordmC y 100

rpm

25 PREPARACIOacuteN DE LOS MEDIOS DE CULTIVO Y LOS INOacuteCULOS DE P

cubensis UTILIZADOS PARA LAS FERMENTACIONES SUMERGIDAS

Una vez realizado el preinoacuteculo se procedioacute a preparar los medios de cultivo

utilizados para realizar los distintos experimentos de la siguiente manera se

prepararon medios que diferiacutean en la fuente de carbono (glucosa o sacarosa) y en

la concentracioacuten de la misma (30 gL 50 gL y 70 gL) teniendo asiacute un total de

seis fermentaciones Las demaacutes cantidades de los componentes del medio de

Fang-Zhong fueron las mismas que las usadas en el preinoacuteculo descritas en la

Tabla 1

En primer lugar se llevaron a cabo las tres fermentaciones de glucosa

preparando un total de 90 erlenmeyers (30 por cada concentracioacuten de azuacutecar por

duplicado) cada uno de los frascos conteniacutea 50 mL del medio en erlenmeyers de

250 mL e inoculados con 01 g de peso huacutemedo del preinoacuteculo aproximadamente

Los 90 frascos se llevaron durante 14 diacuteas a un agitador orbital a 100 rpm con una

temperatura de 30 degC

Posteriormente se llevaron a cabo las tres fermentaciones de sacarosa siguiendo

el mismo proceso descrito anteriormente para la glucosa

Una vez terminadas las fermentaciones de glucosa y sacarosa y realizados todos

los anaacutelisis correspondientes (generacioacuten de biomasa consumo de sustrato

consumo de proteiacutena y evaluacioacuten de la presencia de Psilocibina por medio de

cromatografiacutea liacutequida de alta eficiencia (HPLC)) se procedioacute a elegir la fuente de

carbono y concentracioacuten que mejores resultados arrojoacute tanto para la generacioacuten

37

de biomasa como para la produccioacuten del alcaloide con el fin de evaluarla

nuevamente adicionaacutendole un precursor (FA)

Para finalizar se procedioacute a preparar los medios con la fuente de carbono y la

concentracioacuten de la misma que arrojoacute mejores resultados es decir los ensayos

realizados con una concentracioacuten de 50 gL de glucosa adicionaacutendole al medio

FA a diferentes concentraciones correspondiente a valores de 05 gL 10 gL y

15 gL las demaacutes cantidades de los componentes remanentes del medio fueron

las mismas que las descritas anteriormente en la tabla 1

26 CUANTIFICACIOacuteN DEL CRECIMIENTO DE BIOMASA MEDIANTE LOS

MEacuteTODOS DE PESO HUacuteMEDO Y PESO SECO PARA CULTIVO

SUMERGIDO DE P cubensis

La cuantificacioacuten de biomasa para cada uno de los tratamientos se realizoacute usando

la metodologiacutea de peso huacutemedo y peso seco Para la cuantificacioacuten de biomasa

mediante el meacutetodo de peso huacutemedo se tomaron dos muestras provenientes de

cada erlenmeyer cada 24 horas las cuales fueron filtradas y pesadas con el fin de

obtener el valor de peso huacutemedo para cada tratamiento del P cubensis

Posteriormente la biomasa retenida en el papel filtro fue llevada a un secador que

se encontraba a una temperatura de 50ordmC durante 24 horas transcurrido el

tiempo la biomasa seca fue pesada con el fin de obtener datos de peso seco

Durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten se obtuvieron datos de peso huacutemedo y

peso seco por duplicado para cada una de las fermentaciones

27 AJUSTE DE LA CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO DE P cubensis AL

MODELO CINEacuteTICO LOGIacuteSTICO

Una vez realizada la recoleccioacuten de muestras para cada uno de los ensayos y su

posterior anaacutelisis se decidioacute modelar dichos datos mediante el modelo logiacutestico

38

(ecuacioacuten 1) el cual permite obtener variables cineacuteticas tales como la cantidad de

biomasa inicial (Xo) y la velocidad maacutexima de crecimiento (micromaacutex) para cada uno de

los tratamientos

Se decidioacute emplear el modelo logiacutestico ya que eacuteste muestra resultados maacutes reales

cuando se cultivan hongos debido a que su morfologiacutea es muy diferente a otros

microorganismos (pellets) dificultando la transferencia de masa (Bailey et al

1986)

Una vez linealizada la ecuacioacuten que describe dicho modelos se llega a la siguiente

expresioacuten

Ecuacioacuten 1 Ecuacioacuten linealizada del modelo logiacutestico

Posterior a la linealizacioacuten de la ecuacioacuten se procedioacute a graficar Ln ((XmaacutexX)-1)

vs tiempo con el fin de obtener como pendiente la velocidad maacutexima de

crecimiento (micromaacutex) y como intercepto el Ln ((XmaacutexXo)-1) el cual permitioacute la

obtencioacuten de la concentracioacuten inicial de biomasa

Obtenieacutendose asiacute los paraacutemetros cineacuteticos para cada ensayo correspondientes a

micromax y Xo

Se debe definir la concentracioacuten maacutexima de biomasa (Xmaacutex) para poder hallar los

paraacutemetros cineacuteticos mediante dicho modelo cabe aclarar que dicho valor se toma

de los resultados de biomasa adquiridos para cada uno de los ensayos mediante

la metodologiacutea de peso seco este valor variacutea para cada fermentacioacuten

Una vez ajustados los datos de cada tratamiento al modelo logiacutestico se procedioacute a

calcular de manera teoacuterica los valores de X (biomasa) que variacutea con el tiempo

39

teniendo en cuenta los paraacutemetros cineacuteticos arrojados mediante el modelo

logiacutestico utilizando la siguiente ecuacioacuten

Ecuacioacuten 2 Valores teoacutericos de biomasa en el tiempo

Estos valores de X teoacutericos obtenidos mediante la foacutermula anterior se grafican con

respecto a los valores de X obtenidos de manera experimental con el fin de

observar el ajuste del modelo logiacutestico a cada uno de los datos experimentales

28 EVALUACIOacuteN DEL CONSUMO DE SUSTRATO Y DEL CONSUMO DE

PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO

SUMERGIDO

Con el fin de evaluar el consumo de sustrato y proteiacutena por parte del P cubensis

durante las fermentaciones que conteniacutean glucosa en el medio se recolectaron

muestras cada 24 horas del liacutequido obtenido despueacutes de realizada la filtracioacuten de

la muestra que se utilizoacute para efectos de caacutelculo de peso seo dicho liacutequido

denominado sobrenadante fue almacenado a -4 degC Finalizadas cada una de las

fermentaciones se procedioacute a realizar el protocolo para evaluar el consumo de

sustrato para cada medio (Miller 1959) mediante el meacutetodo de DNS (Aacutecido

Dinitrosaliciacutelico) (Anexo 13) y el consumo de proteiacutenas mediante el meacutetodo de

LOWRY para cada fermentacioacuten (Anexo 15)

Para llevar a cabo la cuantificacioacuten de sustrato y proteiacutena en los distintos ensayos

fue necesario realizar las curvas de calibracioacuten correspondientes dichas curvas

con sus respectivos valores de concentracioacuten se muestran en los anexos 14 y 16

40

29 MEacuteTODO CUALITATIVO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE

ALCALOIDES (PSILOCIBINA) MEDIANTE EL USO DEL REACTIVO DE

DRAGENDORFF

Como se mencionoacute anteriormente el reactivo de Dragendorff es usado para

determinar de manera cualitativa la ausencia o presencia de alcaloides en una

muestra determinada Para llevar a cabo dicha prueba se recolectaron muestras

de la biomasa seca correspondientes a los diacuteas 12 13 y 14 de cada fermentacioacuten

las cuales fueron almacenadas a -4degC

Para determinar la presencia de Psilocibina se realizoacute el proceso descrito seguacuten

Musshoff et al (2000) el cual consistioacute en macerar cada una de las muestras de

biomasa hasta obtener un polvo fino luego se pesaron 10 mg de dicho polvo y a

esta cantidad se le agregoacute 1 mL de metanol Posteriormente una pequentildea

cantidad de esta mezcla se esparcioacute en un papel filtro en donde se le adicionoacute una

gota del reactivo de Dragendorff

Una vez realizada la prueba se dice que la muestra contiene presencia de

alcaloides si eacutesta presenta una coloracioacuten rojizo-amarilla

210 MEacuteTODO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE PSILOCIBINA

MEDIANTE CROMATOGRAFIacuteA LIacuteQUIDA DE ALTA EFICIENCIA (HPLC)

Una vez evaluada la presencia del alcaloide mediante el reactivo de Dragendorff

se procedioacute a determinar mediante el uso de cromatografiacutea liacutequida de alta

eficiencia (HPLC) la presencia de los alcaloides en la mezcla con sus respectivos

tiempos de retencioacuten para llevar a cabo la extraccioacuten de la Psilocibina se siguioacute el

meacutetodo descrito por Musshoff et al (2000) Para ello la muestra de biomasa

seca fue macera en un mortero hasta convertirla en un polvo fino Diez miligramos

41

de la muestra en polvo se extrajeron dos veces con 1 mL de metanol en un bantildeo

de ultrasonido durante 30 minutos Posterior a eacutesto se centrifugaron las muestras

a 3000 rpm durante 2 minutos el sobrenadante se depositoacute en un vial

independiente

El sobrenadante fue evaporado hasta sequedad bajo una corriente de nitroacutegeno

gaseoso Una parte de los residuos se disolvioacute en 200 microL de la fase moacutevil que

contiene HCOONH4 con una concentracioacuten 10 microM y un pH de 35

El equipo utilizado para realizar todos los anaacutelisis correspondientes a HPLC

cuenta con las siguientes caracteriacutesticas equipo Agient Technologies que consta

de una columna C18 de 46 mm 250 mm 5 mm con una fase moacutevil de

HCOONH4 con un flujo de 1 mLminuto un detector UV de 214 nm y una inyeccioacuten

de 20 μL y una temperatura de 25degC El experimento se corrioacute de modo isocraacutetico

con una fase moacutevil de agua 70 y HCOONH4 de 30

211 DETERMINACIOacuteN CUALITATIVA DE LA RESOLUCIOacuteN DEL

ALCALOIDE DE INTEREacuteS PARA LOS DIFERENTES ENSAYOS

Con el fin de determinar de manera cualitativa cuaacutel de los cromatogramas

arrojados mediante la teacutecnica de HPLC presentoacute mejor resolucioacuten del alcaloide

fue necesario realizar un supuesto acerca del tiempo de retencioacuten de la Psilocibina

durante la cromatografiacutea puesto que a pesar de haber contado con un

cromatograma (Tsujikawa et al 2003) (Anexo 18) y haber trabajado en las

mismas condiciones de eacuteste no se utilizoacute la misma fase moacutevil lo que puedo

generar variaciones en dicho tiempo Se asumioacute que el tiempo de retencioacuten varioacute

entre 62 y 72 minutos es decir entre este tiempo se encontroacute el pico de intereacutes

de la investigacioacuten

42

La eleccioacuten del criterio de pureza del compuesto de intereacutes se realizoacute observando

cuaacutel de los picos obtenidos muestra menor ruido es decir que a su alrededor no

tenga presencia de otros compuestos (Anexos 19 20 y 21)

212 DETERMINACIOacuteN PORCENTUAL DE COMPUESTOS PARA LOS

DIFERENTES ENSAYOS

La cuantificacioacuten de los compuestos se hizo mediante un porcentaje de aacuterea bajo

la curva debido a que no se contoacute con un estaacutendar interno

Para realizar dicho porcentaje se obtuvo la totalidad de las aacutereas presentes en el

perfil cromatograacutefico obtenido para las muestras de los diacuteas 12 13 y 14 de cada

fermentacioacuten y el porcentaje del aacuterea del metabolito de intereacutes la cual oscilaba

entre un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

En el momento de analizar los cromatogramas y de elegir el medio que mejor

resultados arrojoacute en cuanto a la produccioacuten de alcaloide se observoacute la resolucioacuten

del metabolito en cada una de las fermentaciones

213 CULTIVO SUMERGIDO DE P cubensis EN PRESENCIA DE FA

Despueacutes de haber elegido la fuente de carbono (glucosa) y su respectiva

concentracioacuten (50 gL) que mejores resultados arrojaron durante la investigacioacuten

se realizaron nuevamente fermentaciones del P cubensis en medio sumergido

(Fang-Zhong) donde la diferencia de estos medios con respecto a los

anteriormente utilizados radicoacute en la presencia de FA aminoaacutecido

Para dichas fermentaciones se contoacute con tres concentraciones diferentes de FA

(05 gL 1 gL 15 gL) realizadas por duplicado adicionalmente se montoacute

43

simultaacuteneamente con dichos ensayos las muestras correspondientes a los uacuteltimos

tres diacuteas de fermentacioacuten sin FA en el medio para efectos de comparacioacuten y asiacute

poder llevar a cabo un anaacutelisis estadiacutestico apropiado

Los datos obtenidos fueron analizados por medio de una ANOVA con el fin de

observar si existiacutean o no diferencias significativas en cuanto al crecimiento micelial

(concentracioacuten de biomasa) del P cubensis y asiacute poder determinar el medio que

mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten

214 DISENtildeO DE EXPERIMENTOS Y ANAacuteLISIS ESTADIacuteSTICO

El disentildeo estadiacutestico utilizado para realizar los anaacutelisis correspondientes a las

diferentes fermentaciones es un disentildeo factorial 23 Este estudio se basoacute en dos

factores que fueron las dos fuentes de carbono (glucosa y sacarosa) a su vez se

apoyoacute en tres niveles que fueron la variacioacuten en la concentracioacuten de las mismas

(30 gL 50 gL y 70 gL) De igual manera se fundamentoacute en dos variables de

respuesta el crecimiento micelial de P cubensis y el porcentaje de Psilocibina

presente en el microorganismo

Por medio del Software Statgraphics plus 51 se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico

basado en una ANOVA factorial Con ello se pretendioacute comparar estadiacutesticamente

los resultados de crecimiento micelial de biomasa (concentracioacuten) y produccioacuten de

Psilocibina para cada uno de los medios durante los 14 diacuteas de fermentacioacuten y en

especial en los uacuteltimos tres diacuteas de la misma puesto que durante este periacuteodo fue

evaluada la presencia del alcaloide

Es necesario hacer hincapieacute que para realizar dicha estadiacutestica fue necesario

ejecutar un estudio de normalidad el cual se comproboacute utilizando la graacutefica de

probabilidad normal a su vez se requirioacute un anaacutelisis de igualdad de varianza por

medio de una graacutefica de residuos Vs previsto con el fin de ver visualmente la

44

hipoacutetesis de la homocedasticidad todo ello con el fin de garantizar que la

investigacioacuten se comportoacute de forma normal Adicionalmente se contoacute con una

hipoacutetesis nula (Ho) y una Hipoacutetesis alterna (Ha) las cuales permitieron realizar las

conclusiones respectivas A continuacioacuten se enunciaraacuten cada una de eacutestas y los

paraacutemetros necesarios para dicho estudio

Ho Todas las medias son iguales es decir no existen diferencias

significativas entre los datos analizados

Ha Alguna de las medias es diferente lo que quiere decir que siacute existen

diferencias significativas

Paraacutemetro

Pvalor gt 005 Se acepta Ho

Pvalor le 005 Se rechaza Ho

45

3 RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

31 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P cubensis EN CULTIVO

SUMERGIDO (FANG-ZHONG) UTILIZANDO DIFERENTES FUENTES DE

CARBONO

Con el propoacutesito de evaluar el crecimiento micelial del P cubensis en medio

sumergido durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten se recurrioacute al uso de

metodologiacuteas conocidas como peso huacutemedo y peso seco en dicho trabajo soacutelo se

exponen los datos arrojados por el meacutetodo de peso seco

A continuacioacuten se presentan cada una de las fermentaciones de acuerdo al tipo de

sustrato empleado en las mismas los respectivos valores de peso seco obtenidos

y los anaacutelisis pertinentes para cada uno de los casos

311 Crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de glucosa

Inicialmente se evaluaron tres concentraciones de glucosa en el cultivo de P

cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) correspondientes a 30 gL 50 gL y

70 gL siendo en este caso la glucosa la principal fuente de carbono del P

cubensis

A continuacioacuten se muestran los valores de peso seco obtenidos para cada una de

las concentraciones de glucosa utilizadas durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten

46

0

01

02

03

04

05

06

07

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

ma

sa (g

L)

Tiempo (diacuteas)30gL 50gL 70gL

Graacutefico 1 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando tres diferentes concentraciones de

glucosa como fuente de carbono (Peso seco)

Del graacutefico 1 se puede observar que no hubo evidencia de fase de latencia para

ninguno de los ensayos posteriormente se aprecia que el crecimiento de biomasa

aumentoacute con el tiempo para las diferentes concentraciones de glucosa empleadas

Analizando las fermentaciones que conteniacutean 50 gL y 70 gL de glucosa se

puede afirmar que ambas presentan un comportamiento similar mostrando una

fase exponencial hasta el diacutea 11 y una fase estacionaria hasta el diacutea 14 de la

fermentacioacuten mientras que la fermentacioacuten que conteniacutea 30 gL de glucosa no

presentoacute fase estacionaria la fermentacioacuten durante los 14 diacuteas se encontraba en

fase exponencial a pesar de que entre los diacuteas 8 y 11 el crecimiento de P

cubensis se mantuvo constante

Asimismo se puede observar que el crecimiento maacutes bajo en cuanto a

concentracioacuten de biomasa se generoacute en la concentracioacuten de 30 gL siendo eacuteste

de 048 gL mientras que en las concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa

los crecimientos maacuteximos fueron muy similares 055 gL y 062 gL

respectivamente

47

Lo dicho anteriormente se ratifica una vez analizados los resultados obtenidos

estadiacutesticamente donde se obtuvo un P-valor igual a cero indicando que existen

diferencias significativas en cuanto al crecimiento micelial de biomasa

(concentracioacuten de biomasa durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten) El graacutefico 2

ilustra la presencia de dos grupos homogeacuteneos lo que indica que las

concentraciones de 50 gL y 70 gL no tienen diferencias significativas del

crecimiento micelial entre cada una de ellas mientras que la concentracioacuten de 30

gL siacute presenta dichas diferencias significativas con respecto a las dos

concentraciones anteriores (Anexo 1)

Con todo eacutesto se expone que la concentracioacuten de glucosa de 50 gL es la que se

eligioacute debido a que es maacutes econoacutemico utilizar 50 gL de glucosa que 70 gL

Tratamientos con diferentes concentraciones de glucosa

Media 30 gL glucosa (a) 022

Media 50 gL glucosa (b) 032

Media 70 gL glucosa (b) 034

a

bb

0

005

01

015

02

025

03

035

04

045

Co

nce

ntr

acioacute

n b

iom

asa

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 2 Crecimiento micelial de P cubensis en cultivo sumergido bajo tres concentraciones de glucosa

48

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute glucosa

como fuente de carbono

Una vez realizada la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

(Fang-Zhong) usando diferentes concentraciones de glucosa se procedioacute a

ajustar los datos obtenidos al modelo logiacutestico Los crecimientos maacuteximos de

biomasa obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco para cada uno de los

ensayos fueron 048 gL 065 gL y 062 gL para concentraciones de 30 gL 50

gL y 70 gL de glucosa respectivamente La tabla 2 muestra los paraacutemetros

cineacuteticos obtenidos mediante el modelo para cada una de las concentraciones

Tabla 2 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando glucosa como fuente

de carbono

30gL 50gL 70gL

microx (diacutea-sup1) 016 microx (diacutea-sup1) 017 microx (diacutea-sup1) 015

micromax (diacutea-sup1) 027 micromax (diacutea-sup1) 035 micromax (diacutea-sup1) 034

X0 (gL) 005 X0 (gL) 008 X0 (gL) 008

R2 096 R2

092 R2 085

De la tabla 2 se puede observar que la concentracioacuten inicial de biomasa (Xo)

estuvo muy cercana para cada una de las concentraciones de glucosa utilizadas

Para 30 gL de glucosa la velocidad maacutexima de crecimiento (micromax) fue mucho

menor que la obtenida para 50 gL y 70 gL eacutesto pudo ser debido a que fue el

medio que menor cantidad de glucosa conteniacutea mientras que para las otras dos

concentraciones de glucosa la velocidad maacutexima de crecimiento fue similar

Al comparar las velocidades maacuteximas de las tres concentraciones de glucosa

utilizadas se evidencia que la fermentacioacuten que conteniacutea 50 gL presentoacute una

micromaacutex mayor correspondiente a 035 diacutea-1 esto sugiere que a mayores

concentracioacuten de glucosa (70 gL) puede ocurrir una inhibicioacuten por sustrato otro

49

criterio que afirma que dicha concentracioacuten fue la que mejores resultados arrojoacute de

las tres concentraciones de glucosa utilizadas para el crecimiento del P cubensis

en el medio de Fang-Zhong Ademaacutes se observa que este experimento fue el que

mayor velocidad especiacutefica de crecimiento presento siendo esta de 017 diacutea-1

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos utilizando la ecuacioacuten

descrita anteriormente en la metodologiacutea con el propoacutesito de observar que tanto

se ajustaron los valores de biomasa hallados experimentalmente con los valores

de biomasa teoacutericos arrojados por el modelo logiacutestico El graacutefico 3 muestra los

valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales con respecto al

tiempo

0

01

02

03

04

05

06

07

0 2 4 6 8 10 12 14

Biom

asa

(gL

)

Tiempo (diacutea)

X exp (30 gL) X exp (50 gL) X exp (70 gL)

X teoacuterico (30 gL) X teoacuterico (50 gL) X teoacuterico (70 gL)

Graacutefico 3 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico

graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes concentraciones de glucosa

Al observar el graacutefico 3 se puede notar que para los ensayos de 50 gL y 70 gL

de glucosa los valores de biomasa teoacutericos se encuentran un poco desfasados de

los valores de biomasa hallados de manera experimental mientras que para el

ensayo que conteniacutea 30 gL de glucosa se observa un buen ajuste de los datos

50

obtenidos experimentalmente al modelo logiacutestico La tabla 2 reitera lo dicho

anteriormente al exponer los valores de R2 los cuales explican la relacioacuten que

tienen los datos teoacutericos con los experimentales

312 Crecimiento micelial del P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de sacarosa

Una vez evaluado el crecimiento de biomasa usando glucosa como fuente de

carbono se procedioacute a evaluar el efecto que teniacutea el cambio de la fuente de

carbono por sacarosa en el crecimiento micelial del P cubensis en medio

sumergido

El graacutefico 4 muestra de manera ilustrativa como fue el crecimiento micelial del P

cubensis para cada una de las concentraciones de sacarosa utilizadas durante los

14 diacuteas mediante el meacutetodo de peso seco

0

01

02

03

04

05

06

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Biom

asa (

gL)

Tiempo (diacuteas)

30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 4 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando diferentes concentraciones de sacarosa

como fuente de carbono (Peso seco)

51

En el graacutefico 4 se puede observar que tanto para una concentracioacuten de 30 gL

como para 70 gL de sacarosa el hongo llega a su fase estacionaria cerca del

quinto diacutea de la fermentacioacuten mientras que para una concentracioacuten de 50 gL se

observa un comportamiento diferente puesto que el microorganismo tiene un

crecimiento exponencial hasta el diacutea 5 en donde entra a una etapa de transicioacuten o

estacionaria durante 3 diacuteas aproximadamente luego de la cual inicia nuevamente

su crecimiento de forma exponencial hasta llegar al diacutea 11 en donde siacute empieza

su fase estacionaria

Al igual que en las tres fermentaciones que conteniacutean glucosa en estas

fermentaciones de sacarosa se observa mediante el graacutefico anterior que no hubo

presencia de fase de latencia

El crecimiento maacuteximo de biomasa en cuanto a concentracioacuten lo presentoacute aquella

fermentacioacuten que conteniacutea 70 gL de sacarosa el cual fue de 057 gL seguida de

la de 50 gL con un crecimiento maacuteximo de biomasa de 045 gL y posteriormente

la concentracioacuten de 30 gL obtuvo un crecimiento maacuteximo de 026 gL

De acuerdo al anaacutelisis estadiacutestico que se realizoacute para cada una de las

fermentaciones se dedujo que las diferencias en cuanto al crecimiento micelial de

biomasa con respecto a la concentracioacuten de la misma son significativas entre

cada una de las fermentaciones es decir fue diferente la concentracioacuten de

biomasa obtenida cuando se trabajoacute con cada una de distintas concentraciones de

sacarosa Lo dicho anteriormente se muestra a traveacutes del graacutefico 5 (Anexo 2)

52

Tratamientos con diferentes concentraciones de sacarosa

Media 30 gL sacarosa (a) 02

Media 50 gL sacarosa (b) 032

Media 70 gL sacarosa (c) 043

a

b

c

0

02

04

Co

nce

ntr

acioacute

n b

iom

asa

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 5 Crecimiento micelial para tres diferentes concentraciones de sacarosa

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute sacarosa

como fuente de carbono

Una vez realizadas las cineacuteticas de crecimiento del P cubensis para cada

concentracioacuten de sacarosa empleada se procedioacute a ajustar los datos obtenidos al

modelo logiacutestico cabe recalcar que es necesario establecer los crecimientos

maacuteximos de biomasa obtenidos para cada uno de los ensayos los cuales fueron

026 gL 045 gL y 057 gL para concentraciones de 30 gL 50 gL y 70 gL de

sacarosa respectivamente

Una vez aplicado el modelo logiacutestico para cada tratamiento se obtuvieron valores

de velocidad maacutexima de crecimiento y biomasa inicial para cada concentracioacuten de

sacarosa utilizada en el medio los cuales se muestran en la tabla 3

53

Tabla 3 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando sacarosa como

fuente de carbono

30gL 50gL 70gL

microx (diacutea-sup1) 030 microx (diacutea-sup1) 014 microx (diacutea-sup1) 041

micromax (diacutea-sup1) 037 micromax (diacutea-sup1) 042 micromax (diacutea-sup1) 067

X0 (gL) 01 X0(gL) 01 X0 (gL) 011

R2 061 R2 089 R2 095

De la tabla 3 se ratifica que se utilizoacute una concentracioacuten inicial de biomasa igual

para cada una de las fermentaciones aproximadamente 01 gL ademaacutes se

observa un aumento en la velocidad maacutexima de crecimiento con respecto a la

cantidad de sacarosa empleada es decir que el hecho de haber aumentado la

concentracioacuten de sacarosa en el medio favorecioacute el aumento en la velocidad

maacutexima de crecimiento del P cubensis siendo eacutesta mayor cuando se trabajoacute a una

concentracioacuten de 70 gL de sacarosa De igual manera se aprecia que el

tratamiento que conteniacutea 70 gL de sacarosa presentoacute una velocidad especiacutefica de

crecimiento mayor que los demaacutes siendo eacutesta de 041 diacutea-1

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos el graacutefico 6 ilustra los

valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales graficados con

respecto al tiempo

54

0

01

02

03

04

05

06

0 2 4 6 8 10 12 14

Bio

mas

a (g

L)

Tiempo (Diacutea)

X exp (30 gL) X exp (50 gL) X exp (70 gL)

X teoacuterico (30 gL) X teoacuterico (50 gL) X teoacuterico (70 gL)

Graacutefico 6 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes

concentraciones de sacarosa

Del graacutefico 6 se puede observar como los valores de biomasa experimentales se

ajustaron a los valores de biomasa teoacutericos arrojados por el modelo logiacutestico lo

que quiere decir la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

cuando se utilizoacute 70 gL se ajustoacute correctamente al modelo logiacutestico lo que se

corrobora en la tabla 2 gracias al valor obtenido para el R2 que indica la relacioacuten

de los datos teoacutericos con respecto a los experimentales Por otro lado para las

fermentaciones de 30 gL y 50 gL de sacarosa a pesar de parecer que

presentaron un buen ajuste al calcular la relacioacuten de los datos teoacutericos con

respecto a los experimentales (R2) se concluye que el ajuste no fue tan bueno

55

313 Comparacioacuten entre el crecimiento micelial de P cubensis en los

cultivos sumergidos utilizando glucosa y sacarosa como fuente de

carbono

Ahora bien es igualmente importante realizar un anaacutelisis comparativo entre ambas

fuentes de carbono empleadas con el fin de determinar si existen o no diferencias

significativas entre dichas fuentes de carbono

De acuerdo al anaacutelisis estadiacutestico se dice que existen diferencias significativas del

crecimiento micelial del P cubensis en cuanto al diacutea y la concentracioacuten de

sustrato empleado es decir concentracioacuten de glucosa y sacarosa (Anexo 3) pero

se observa claramente que no hay diferencias significativas de dicho crecimiento

con respecto al tipo de sustrato utilizado debido a que el P-valor arrojado por la

estadiacutestica fue de 01217 lo que sugiere que se debe utilizar la sacarosa gracias

a la disminucioacuten de costos que se generariacutean durante el proceso todo ello gracias

al costo de la sacarosa es inferior al de glucosa Sin embargo para elegir la fuente

de carbono que mejores resultados arrojoacute no soacutelo se basoacute en la cantidad de

biomasa producida sino que se procedioacute a examinar los barridos espectrales

arrojados por el anaacutelisis de HPLC con el fin de determinar la fuente de carbono

que mejor resolucioacuten mostroacute del alcaloide que en esta investigacioacuten fue glucosa a

una concentracioacuten de 50 gL

De igual manera el graacutefico 7 muestra las medias obtenidas mediante el anaacutelisis

estadiacutestico para las fermentaciones trabajadas con glucosa y sacarosa Aun asiacute

es necesario hacer hincapieacute que eacuteste no es el criterio principal para la obtencioacuten

del medio que mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten por lo tanto se

deben seguir realizando los diferentes anaacutelisis descritos anteriormente en este

trabajo

56

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y

sacarosa)

Media para glucosa (a) 029

Media para sacarosa (a) 032

aa

0

01

02

03

Conc

entr

acioacute

n bi

omas

a (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 7 Crecimiento micelial para dos diferentes fuentes de carbono (glucosa y sacarosa)

314 Crecimiento micelial del P cubensis en cultivo sumergido utilizando

glucosa y fenilalanina en el medio

Se decidioacute realizar un uacuteltimo ensayo acerca del efecto que teniacutea la adicioacuten de un

aminoaacutecido llamado Fenilalanina (FA) al medio Fang-Zhong sobre la produccioacuten

del alcaloide y por ende sobre la generacioacuten de biomasa

Debido a los anaacutelisis realizados anteriormente se concluyoacute que la mejor fuente de

carbono fue la glucosa a una concentracioacuten de 50 gL De la misma manera que

en los numerales anteriores se evaluoacute la cineacutetica del crecimiento micelial del P

cubensis mediante los meacutetodos de peso huacutemedo y peso seco Las mediciones

fueron realizadas por duplicado y promediadas para la fuente de carbono elegida

(glucosa 50 gL) y las diferentes concentraciones de FA en el medio

correspondientes a 05 gL 1 gL 15 gL con el fin de encontrar el medio que

mejores resultados arrojoacute en cuanto a crecimiento micelial y generacioacuten del

57

alcaloide de intereacutes Los datos obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco se

muestran en el graacutefico 8

Cabe resaltar que junto con las tres fermentaciones de 05 gL 10 gL y 15 gL

de FA se montaron a su vez seis muestras correspondientes a los diacuteas 12 13 y

14 de la fermentacioacuten que conteniacutea 0 gL de FA eacutesto con el propoacutesito de analizar

los datos de manera estadiacutestica y poder hacer comparaciones con respecto a la

generacioacuten de biomasa y a la produccioacuten del alcaloide de intereacutes ambas medidas

con respecto a la concentracioacuten

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

11

12

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Biom

asa

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 8 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando diferentes concentraciones de FA y 50

gL de glucosa como fuente de carbono (Peso seco)

Al analizar el graacutefico 8 es decir el crecimiento micelial (concentracioacuten de

biomasa) seguacuten la concentracioacuten de FA en el tiempo se puede notar que no hubo

presencia de fase de latencia para ninguna de las concentraciones de FA

utilizadas ademaacutes el crecimiento de biomasa en cada caso se aprecia de manera

58

muy similar llegando los tres ensayos a la fase estacionaria el diacutea 12 de la

fermentacioacuten

Observando el graacutefico 8 se puede identificar que el mayor contenido de biomasa

fue de 108 gL obtenida el diacutea 13 para una concentracioacuten 10 gL de FA para

concentraciones de 05 gL y 15 gL de FA la concentracioacuten maacutexima de biomasa

fue 106 gL y 101 gL respectivamente Auacuten asiacute al considerar los resultados

obtenidos se puede ratificar que es indiferente la cantidad de FA necesaria para

obtener concentracioacuten de biomasa por ende se decide que el medio que mejores

resultados arrojoacute fue el que conteniacutea 05 gL FA debido a que fue la

concentracioacuten de FA que mejor resolucioacuten del alcaloide presentoacute paraacutemetro

observado mediante los cromatogramas obtenidos del anaacutelisis de HPLC (Anexos

19 20 y 21) y ademaacutes porque con dicha cantidad los costos de la materia prima

seriacutean menores Cabe resaltar que el uso de FA generoacute un aumento significativo

duplicando la produccioacuten de biomasa por lo tanto se testifica que siacute hubo

duplicacioacuten en cuanto a la concentracioacuten de biomasa en los medios que conteniacutea

FA con respecto a los medios que no conteniacutean FA se dice entonces que a su

vez se podriacutea haber generado mayor cantidad de Psilocibina en los medios que

teniacutean FA ya que dicho alcaloide se produce de manera intracelular por tal

razoacuten al aumentar la cantidad de biomasa en el medio se aumenta la cantidad de

dicho alcaloide

De igual manera se analizaron los datos estadiacutesticamente y se llegoacute a apreciar

que no existen diferencias significativas en cuanto a la produccioacuten de biomasa y la

cantidad de FA utilizada en el medio Del mismo modo al analizar la tabla de

contrastes muacuteltiple de rangos se reitera que siacute existen diferencias significativas

entre el crecimiento micelial de biomasa (concentracioacuten de biomasa) en el tiempo

cuando se trabajoacute con FA o sin eacuteste Eacutesto se puede observar en el graacutefico 9

(Anexo 4)

59

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 032

Media 05 gL FA (b) 065

Media 10 gL FA (b) 066

Media 15 gL FA (b) 069

a

b b b

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

Conc

entr

acioacute

n bi

omas

a (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 9 Crecimiento micelial para glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y tres diferentes concentraciones de FA

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute 50 gL de

glucosa como fuente de carbono y diferentes concentraciones de FA

En primer lugar se fijaron los valores de crecimiento maacuteximo de biomasa para

cada una de las concentraciones obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco con

el fin de hallar los paraacutemetros cineacuteticos mediante el modelo logiacutestico Los

crecimientos maacuteximos de biomasa obtenidos fueron los siguientes 106 gL 108

gL y 101 gL para concentraciones de 05 gL 10 gL y 15 gL de FA

respectivamente y 50 gL de glucosa

Una vez realizado el modelo logiacutestico para cada tratamiento se obtuvieron los

valores de velocidad maacutexima de crecimiento y concentracioacuten de biomasa inicial

para cada ensayo los cuales se muestran en la tabla 4

60

Tabla 4 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando 50 gL de glucosa

como fuente de carbono y diferentes concentraciones de FA

05gL 10gL 15gL

microx (diacutea-sup1) 018 microx (diacutea-sup1) 012 microx (diacutea-sup1) 012

micromax (diacutea-sup1) 045 micromax (diacutea-sup1) 035 micromax (diacutea-sup1) 044

X0 (gL) 01 X0 (gL) 017 X0 (gL) 016

R2 095 R2 082 R2 088

Seguacuten los valores arrojados por el modelo logiacutestico que se encuentran

presentados en la tabla 4 se puede decir que se presentoacute una valor de biomasa

inicial similar para los tratamientos de 1 gL y 15 gL de FA mientras que para las

fermentaciones que conteniacutean 05 gL de FA se tiene una diferencia de un 50

aproximadamente Ademaacutes se puede observar que a la concentracioacuten de 05 gL

de FA es la que mayor velocidad maacutexima de crecimiento presenta siendo esta

045 diacuteamacrsup1 a su vez dicha concentracioacuten presentaacute la microx mayor correspondiente a

018 diacutea-1 Debido a eacutesto y al criterio de mejor resolucioacuten del alcaloide observado

en los anaacutelisis de HPLC (Anexos 19 20 y 21) se concluye que el medio que

mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten para la generacioacuten de biomasa

y la produccioacuten de la Psilocibina es 05 gL de FA y 50 gL de glucosa

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos el graacutefico 10 muestra

los valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales graficados con

respecto al tiempo

61

0

02

04

06

08

1

12

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Bio

mas

a (g

L)

Tiempo (Diacutea)

X exp (05 gL) X exp (10 gL) X exp (15 gL)

X teoacuterico (05 gL) X teoacuterico (10 gL) X teoacuterico (15 gL)

Graacutefico 10 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes

concentraciones de FA y 50 gL de glucosa

Se puede decir gracias al graacutefico 10 que los valores de biomasa experimentales

se ajustaron a los valores de biomasa teoacutericos hallados mediante el modelo

logiacutestico es decir la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

cuando se usaron diferentes concentraciones de FA en el medio se ajustoacute

correctamente al modelo logiacutestico esto se reitera con los valores de R2 mostrados

anteriormente en la tabla 4

32 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE

DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

La evaluacioacuten del consumo de sustrato durante la fermentacioacuten con respecto al

tiempo es de suma importancia puesto que eacuteste es el principal componente

limitante del crecimiento presente en el medio de cultivo

62

A continuacioacuten se analizaraacuten dichos consumos para los diferentes ensayos

321 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando diferentes concentraciones de glucosa

Una vez halladas las concentraciones de sustrato para cada una de las

fermentaciones que conteniacutean glucosa en el medio se procedioacute a graficar dichos

valores con respecto al tiempo

El graacutefico 11 ilustra los datos obtenidos sobre el consumo de sustrato de las tres

fermentaciones que conteniacutean glucosa y a su vez como se comportoacute el

crecimiento de biomasa para cada ensayo durante los 14 diacuteas de fermentacioacuten

0

01

02

03

04

05

06

07

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14B

iom

asa

(gL

)

Glu

cosa

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50GL 70 GL 30gL 50gL 70gL

Graacutefico 11 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de glucosa como

fuente de carbono

Al observar el graacutefico 11 se expone que el P cubensis consumioacute mayor cantidad

de glucosa cuando esta estaba a una concentracioacuten de 70 gL correspondiendo a

63

un porcentaje de 62 mientras que para 50 gL y 30 gL fue de 23 y 30

respectivamente

Comparando el consumo de glucosa en sus diferentes concentraciones con el

crecimiento micelial del hongo se puede observar que a una concentracioacuten de

glucosa de 30 gL no soacutelo se tuvo un menor consumo de sustrato sino que

tambieacuten se generoacute un menor crecimiento de biomasa Mientras que a

concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa a pesar de presentar diferencias

en cuanto al porcentaje de sustrato consumido el crecimiento micelial es similar

(no presenta diferencias significativas) lo que indica que el hongo no requiere

tanta concentracioacuten de glucosa para su crecimiento eacutesto se puede afirmar soacutelo

para este ensayo a estas condiciones

De igual manera en el graacutefico 11 al analizar la tendencia del consumo de

sustrato las concentraciones de glucosa de 50 gL y 70 gL presentan una

disminucioacuten notoria hasta el diacutea 11 para dicho consumo Esto se debe a que en

ese diacutea inicioacute la fase estacionaria del hongo en ambas fermentaciones en donde

el P cubensis requeriacutea alimento uacutenicamente para mantenerse y producir

metabolitos secundarios Mientras que para la concentracioacuten de glucosa de 30 gL

el consumo de glucosa fue muy poco a partir del quinto diacutea de la fermentacioacuten

esto se atribuye a que la cineacutetica de crecimiento micelial del P cubensis presentoacute

una fase estacionaria temprana entre los diacuteas 8 y 11 indicando que no necesitaba

consumir casi glucosa puesto que no estaba creciendo

322 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando diferentes concentraciones de sacarosa

Los datos obtenidos sobre el consumo de sacarosa para cada una de las

concentraciones utilizadas (30 gL 50 gL y 70 gL de sacarosa) durante los 14

diacuteas de la fermentacioacuten se muestran en el graacutefico 12 a su vez se ilustran en dicho

64

graacutefico el comportamiento del crecimiento micelial para cada ensayo durante los

14 diacuteas de fermentacioacuten para efectos de anaacutelisis

0

01

02

03

04

05

06

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Sac

aro

sa (g

L)

Tiempo (diacuteas)

30gL 50gL 70gL 30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 12 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de sacarosa como

fuente de carbono

Al observar el graacutefico 12 se puede decir que el P cubensis consumioacute mayor

cantidad de sacarosa cuando eacutesta estaba a una concentracioacuten de 70 gL en el

medio presentando un porcentaje de consumo del 49 mientras que para las

concentraciones de 50 gL y 30 gL de sacarosa se tuvo un porcentaje de

consumo de 24 y 37 Esto igual que en el consumo de glucosa se puede

deber a que al tener mayor concentracioacuten de sustrato en el medio el P cubensis

genera mayor afinidad por el mismo haciendo que dicho hongo se consuma

grandes cantidades de sacarosa durante el tiempo

Igualmente se observa que aproximadamente en el noveno diacutea de la

fermentacioacuten las tres diferentes concentraciones de glucosa (30 gL 50 gL y 70

65

gL) se mantienen casi constantes en el tiempo ello gracias a que en este diacutea el

hongo se encontraba en fase estacionaria en los tres ensayos

323 Comparacioacuten entre el consumo de sustrato de P cubensis en los

cultivos sumergidos con diferentes fuentes de carbono

Con el fin de identificar cuaacutel de las dos fuentes de carbono fue consumida en

mayor proporcioacuten por parte del P cubensis se procedioacute a realizar un anaacutelisis

estadiacutestico donde comparamos las dos fuentes de carbono empleados con

respecto al consumo de sustrato obtenido (concentracioacuten de glucosa y sacarosa

en cada uno de los medios) donde se consiguioacute un P-valor de 00811 con

respecto al tipo de sustrato lo que indica que no existen diferencias en cuanto al

consumo de sustrato y el tipo del mismo es decir es indiferente cuaacutel de los dos

sustratos (glucosa o sacarosa) se utilice para que se del consumo del mismo por

parte del P cubensis Observacioacuten que se reitera en la tabla de contraste muacuteltiple

que muestra que se trabajoacute como un grupo homogeacuteneo Igualmente el graacutefico 13

muestra las medias de consumo de sustrato (concentracioacuten durante los 14 diacuteas)

obtenidas mediante el anaacutelisis estadiacutestico y reitera que no existen diferencias

significativas con respecto al tipo de sustrato utilizado para el cultivo del P

cubensis en medio sumergido (Anexo 5)

66

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 3431

Media sacarosa (a) 3678

a

a

32

34

36

38

Co

nce

ntr

acioacute

n s

ust

rato

(g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 13 Consumo de sustrato para cada una de las fuentes de carbono utilizadas

Aun asiacute al comparar los graacuteficos 11 y 12 se puede observar un mayor consumo

de glucosa que de sacarosa lo que lleva a concluir que es mejor emplear la

primera (glucosa)

324 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando glucosa y fenilalanina en el medio

Los datos obtenidos acerca del consumo de sustrato durante los 14 diacuteas de la

fermentacioacuten para cada uno de los medios que conteniacutean 50 gL de glucosa y

diferentes concentraciones de FA (05 gL 1 gL y 15 gL) se muestran en el

graacutefico 14 De igual manera se ilustran en dicho graacutefico las cineacuteticas de

crecimiento micelial para cada una de las fermentaciones que teniacutean 50 gL de

glucosa y diferentes concentraciones de FA con el fin de realizar los anaacutelisis

pertinentes

67

0

02

04

06

08

1

12

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Glu

cosa

50

gL

+ F

A (g

L)

Tiempo (diacuteas)

05gL 10gL 15gL 05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 14 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando 50 gL de glucosa como fuente de carbono y

diferentes concentraciones de FA

Analizando el graacutefico 14 se puede decir que el consumo de glucosa durante el

tiempo fue igual para las fermentaciones que conteniacutea concentraciones de 1 gL y

15 gL de FA dichos consumos corresponde a valores de 23 mientras que

para el ensayo que teniacutea una concentracioacuten de 05 gL de FA el porcentaje de

consumo fue del 18 Asimismo se presentaron diferencias significativas en

cuanto al consumo de sustrato entre los diferentes ensayos

El graacutefico 15 expone las medias del consumo de sustrato (concentracioacuten) de cada

una de las muestras y las diferencias existentes entre ellas se evidencia que la

adicioacuten de FA disminuyoacute el consumo de glucosa ademaacutes que en los ensayos se

presentaron tres grupos homogeacuteneos diferentes En el primer grupo (a) que

contiene las fermentaciones del P cubensis con una concentracioacuten de 50 gL de

glucosa y en ausencia de FA se obtuvo una media de 356 gL la cual indica un

mayor consumo de sustrato Luego el segundo grupo (c) se compone de las

concentraciones de 1 gL y 15 gL de FA presentando una media de 413 gL y

de 426 gL respectivamente y el uacuteltimo grupo (b) corresponde a una

68

concentracioacuten de 05 gL de FA el cual presenta el menor consumo de glucosa al

exponer una media 466 gL

Seguacuten lo anterior y el graacutefico 15 se dice que siacute existieron diferencias significativas

en cuanto al consumo de sustrato (concentracioacuten durante los 14 diacuteas) en los

uacuteltimos tres diacuteas cuando se trabajo con FA y sin FA y a su vez se encontraron

diferencias significativas de la concentracioacuten de sustrato en el medio cuando se

teniacutea una concentracioacuten de FA correspondiente a 05 gL con relacioacuten a las otras

dos concentraciones de FA (10 gL y 15 gL) mientras que entre estas dos

uacuteltimas concentraciones de FA (10 gL y 15 gL) no se encontraron diferencias

significativas (Anexo 6)

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 3564

Media 05 gL FA (b) 466

Media 10 gL FA (c) 4131

Media 15 gL FA (c) 426

a

b c c

0

10

20

30

40

50

60

Conc

entr

acioacute

n su

stra

to (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 15 Consumo de sustrato para cada una de las concentraciones de FA utilizadas

69

33 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE

DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

Las fuentes de proteiacutena que posee el medio de Fang-Zhong son extracto de

levadura y peptona que representan una cantidad de 10 gL para cada ensayo

eacutesta cantidad se mantuvo constante para cada fermentacioacuten

Se evaluoacute el consumo de proteiacutena por parte del P cubensis durante los 14 diacuteas

de la fermentacioacuten para cada uno de los ensayos

A continuacioacuten se analizan los resultados obtenidos para cada uno de los

tratamientos

331 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de glucosa

Una vez se calcularon las concentraciones de proteiacutena en el medio para cada

ensayo se graficaron dichos valores con respecto al tiempo

El graacutefico 16 muestra como se comportoacute el consumo de proteiacutena con respecto al

tiempo para cada una de las tres concentraciones de glucosa utilizadas y a su vez

como se comportoacute el crecimiento de biomasa para cada ensayo durante los 14

diacuteas de fermentacioacuten

70

0

01

02

03

04

05

06

07

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Pro

tein

a (g

L)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50 GL 70 GL 30 gL Biomasa 50 gL Biomasa 70 gL Biomasa

Graacutefico 16 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de glucosa como

fuente de carbono

Analizando el graacutefico 16 se puede observar que el consumo de proteiacutena se dio

casi en su totalidad El ensayo que mayor consumo de proteiacutena presentoacute fue el

que conteniacutea 30 gL de glucosa arrojando un porcentaje de consumo del 98

mientras que las fermentaciones realizadas a concentraciones de 50 gL y 70 gL

de glucosa presentaron un porcentaje de consumo de proteiacutena del 91 y 90

respectivamente

Al enfocarnos en la relacioacuten existente entre el consumo de proteiacutena y el

crecimiento micelial del P cubensis se puede notar gracias al graacutefico 16 que la

relacioacuten es directamente proporcional debido a que el consumo de proteiacutena fue

permanente mientras el hongo se encontraba en fase exponencial es decir el P

cubensis necesitaba de la proteiacutena para aumentar su crecimiento mientras que en

el momento en que el microorganismo comenzoacute su fase estacionaria la

concentracioacuten de proteiacutena en el medio se mantuvo constante esto uacuteltimo soacutelo es

vaacutelido para concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa puesto que ambas

llegaron a la fase estacionaria

71

332 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de sacarosa

Una vez obtenidos los valores de consumo de proteiacutena para cada concentracioacuten

de sacarosa utilizada se precedioacute a graficarlos con respecto al tiempo dichos

datos se encuentran en el graacutefico 17 De igual manera en este graacutefico se

representa la cineacutetica de crecimiento de biomasa para el P cubensis de acuerdo a

las distintas concentraciones de sacarosa utilizadas

0

01

02

03

04

05

06

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Prot

eiacutena

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50 GL 70 GL 30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 17 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de sacarosa como

fuente de carbono

El graacutefico 17 ilustra el consumo casi en su totalidad de la proteiacutena para cada uno

de los tratamientos El ensayo que mayor consumo de proteiacutena presentoacute fue el

que conteniacutea 30 gL de sacarosa exponiendo un porcentaje de consumo del 89

mientras que las concentraciones de 50 gL y 70 gL de sacarosa arrojaron

porcentajes de consumo del 86 y 57 respectivamente

Ahora bien al analizar el crecimiento del P cubensis con respecto al consumo de

proteiacutena se evidencia claramente que el consumo disminuyoacute permanentemente

72

en el tiempo mientras el hongo se encontraban en estado exponencial indicando

el intereacutes del P cubensis por la proteiacutena siendo eacutesta utilizada por el mismo para

aumentar su tamantildeo y biomasa

Durante los diacuteas 4 y 10 las fermentaciones que conteniacutean concentraciones de 30

gL y 70 gL de sacarosa presentaron un alto consumo de proteiacutena a pesar de

que el P cubensis se encontraba en estos dos ensayos en fase estacionaria fase

en la cual no se requiere consumir grandes cantidades de sustrato puesto que el

hongo soacutelo necesitaba alimentarse para mantenerse o para producir productos no

ligados al crecimiento maacutes no para cambiar la cantidad de biomasa presente en el

medio Asimismo la concentracioacuten de 50 gL de sacarosa tambieacuten presentoacute un

alto consumo de proteiacutena durante los diacuteas 4 y 8 en donde se creiacutea estar en una

fase estacionaria temprana lo dicho anteriormente reitera una vez maacutes la afinidad

que el P cubensis presentoacute con respecto a las fuentes de proteiacutena usadas

333 Comparacioacuten entre el consumo de proteiacutena de P cubensis en los

cultivos sumergidos con diferentes fuentes de carbono

Con el fin de conocer cuaacutel de los dos tipos de sustrato empleado fue mayormente

consumido se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico

En el graacutefico 18 se ilustran las medias de consumo de proteiacutena (concentracioacuten)

arrojadas mediante el anaacutelisis estadiacutestico sobre el consumo de proteiacutena cuando se

utilizoacute glucosa o sacarosa en el medio y se evidencia que existen diferencias

significativas en cuanto a la concentracioacuten de proteiacutena en el tiempo en el medio

cuando se realizoacute el experimento con glucosa y cuando se utilizoacute sacarosa

arrojando asiacute dos grupos homogeacuteneos el primero (a) presenta una media de 465

gL mientras que el grupo dos (b) arroja un valor de media de 609 gL indicando

un menor consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en el medio sumergido

73

de Fang-Zhong cuando se utilizoacute sacarosa como principal fuente de carbono

(Anexo 7)

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 465

Media sacarosa (b) 609

a

b

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Conc

entr

acioacute

n pr

oteiacute

na (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 18 Consumo de proteiacutena para cada una de las fuentes de carbono utilizadas

334 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

glucosa y FA en el medio

Una vez se obtuvo la concentracioacuten de proteiacutena en el medio para cada

concentracioacuten de FA utilizada se precedioacute a graficar dichos valores con respecto

al tiempo los cuales se ilustran en el graacutefico 19 ademaacutes se muestran en dicho

graacutefico las cineacuteticas de crecimiento de biomasa para cada ensayo

74

0

02

04

06

08

1

12

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Pro

teiacuten

a (g

L)

Tiempo (diacuteas)

05 gL 1 gL 15 gL 05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 19 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando 50 gL de glucosa como fuente de carbono y

diferentes concentraciones de FA

De igual forma que para la fermentacioacuten que teniacutea 50 gL de glucosa en el medio

realizada anteriormente para dichos ensayos el consumo de proteiacutena fue

permanente y se dio casi en su totalidad El ensayo que mayor consumo de

proteiacutena presentoacute fue el que conteniacutea 05 gL de FA arrojando un porcentaje de

consumo del 86 aun asiacute el porcentaje de consumo arrojado por la fermentacioacuten

de 1 gL de FA fue del 84 indicando que no existen diferencias con respecto al

consumo de proteiacutena entre dichas cantidades de FA utilizadas Mientras que el

porcentaje de consumo para 15 gL de FA fue inferior presentando un valor del

72 De acuerdo a los resultados mencionados anteriormente se puede decir que

a mayor concentracioacuten de FA en el medio se presenta menor consumo de

proteiacutena por parte del P cubensis esto se puede afirmar uacutenicamente para los

resultados obtenidos durante esta investigacioacuten a ciertas condiciones

Analizando ahora la relacioacuten entre el consumo de proteiacutena y el crecimiento

micelial se puede ver que al igual que para los ensayos con glucosa a 50 gL se

75

tiene un consumo permanente mientras se estaacute en fase exponencial y una vez se

llega a la fase estacionario alrededor del diacutea 12 la concentracioacuten de proteiacutena en

el medio se estabilizoacute

A la hora de indagar los datos estadiacutesticamente se puede observar que no existen

diferencias significativas sobre el consumo de proteiacutena (concentracioacuten) en el

tiempo con respecto al tipo de sustrato pero al comparar los resultados con los

ensayos donde se antildeadioacute FA al medio se encontroacute que siacute existen diferencias

significativas Se crearon dos grupos homogeacuteneos el primero cuenta con glucosa

y sacarosa presentando medias (cantidad de proteiacutena en el medio) de 468 gL y

473 gL respectivamente mientras que el ensayo con FA se encuentra en otro

grupo en donde su consumo de proteiacutena fue menor presentando una media

(cantidad de proteiacutena en el medio) de 614 gL (Anexo 8)

Tratamientos con y sin FA

Media glucosa (a) 468

Media sacarosa Proteiacutena (a) 473

Media fenilalanina (b) 614

a a

b

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Co

nce

ntr

acioacute

n p

rote

iacutena

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 20 Consumo de proteiacutena para los ensayos con y sin FA

76

34 ESTUDIO CUALITATIVO DE LA PRESENCIA DEL ALCALOIDE

Posterior a las fermentaciones de glucosa sacarosa y glucosa 50 gL con FA y

los respectivos anaacutelisis se realizoacute un uacuteltimo anaacutelisis que a la vez fue el de mayor

relevancia a la hora de determinar cuaacutel de los medios fue el que mejores

resultados arrojoacute En primera instancia se utilizoacute el reactivo de Dragendorff como

indicador de alcaloide para analizar las muestras de los diacuteas 12 13 y 14 con el fin

de esclarecer la presencia de alcaloides (Anexo 17)

Una vez detectada la presencia de alcaloides gracias a la coloracioacuten naranja

presentada en las muestras se procedioacute a realizar la teacutecnica de HPLC con el fin

de hallar un porcentaje del compuesto de intereacutes basado en las aacutereas obtenidas

de los cromatogramas (asumiendo un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72

minutos)

341 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el

medio no conteniacutea FA

A la hora de analizar y confirmar cuaacutel fue el mejor ensayo de los experimentos

realizados se tuvo como criterio base determinar la fuente de carbono y su

respectiva concentracioacuten que mejor presencia del compuesto de intereacutes arrojoacute

supuesto a un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

Inicialmente al obtener los anaacutelisis estadiacutesticos se deduce que no existieron

diferencias significativas entre el aacuterea del pico de intereacutes con respecto a todos los

picos arrojados por el cromatograma y los factores estudiados (tipo de sustrato

diacutea de fermentacioacuten y concentracioacuten) puesto que se obtuvieron valores de P-valor

77

de 03310 09580 y 08336 respectivamente es decir no importa queacute tipo de

sustrato se utilice la produccioacuten de alcaloide no tendraacute variaciones (Anexo 9)

Al analizar el graacutefico 21 se puede observar que las medias de las aacutereas halladas

para los diferentes ensayos con glucosa y sacarosa no presentaron diferencias

significativas es decir pertenecen al mismo grupo homogeacuteneo (a) lo que ratifica

lo dicho anteriormente

Tratamiento de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 235916

Media sacarosa (a) 337147

a

a

0

7000

14000

21000

28000

35000

42000

Aacutere

a de

Com

pues

to

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 21 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para las dos fuentes de carbono

Por tal razoacuten fue necesario hacer un anaacutelisis cualitativo de los cromatogramas

obtenidos mediante HPLC el cual se basoacute en la forma del pico arrojado por la

teacutecnica La figura 6 ilustra dicho anaacutelisis

78

Buena resolucioacuten de pico Mala resolucioacuten de pico

(a) (b)

Figura 6 Cromatogramas de dos diferentes fermentaciones de P cubensis que ilustran el criterio de escogencia del mejor ensayo realizado (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

Primero fue necesario observar el tamantildeo del pico y posterior a eacutesto determinar

su resolucioacuten La figura 6 ilustra dos ejemplos el de 50 gL de glucosa el diacutea 13 y

50 gL de sacarosa el diacutea 14 mientras el primero muestra un pico grande y

definido la segunda fermentacioacuten ilustra un pico grande pero poco definido

indicando que en este caso no se resolvioacute correctamente el alcaloide es decir no

se logroacute una buena separacioacuten De esta manera se analizaron los diferentes

cromatogramas para los diacuteas 12 (Anexo 19) 13 (Anexo 20) y 14 (Anexo 21) de

cada fermentacioacuten arrojando diferencias entre los ensayos y llevando a la

conclusioacuten de que la fermentacioacuten que mejores resultados arrojoacute fue la que

conteniacutea 50 gL de glucosa

79

342 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el

medio conteniacutea FA

Despueacutes de realizada la fermentacioacuten con glucosa 50 gL y concentraciones de

FA de 05 gL 10 gL y 15 gL se procedioacute de igual manera que en el estudio sin

FA a evaluar cuaacutel de estas tres concentraciones de FA exhibioacute mejor resolucioacuten

del alcaloide

Inicialmente se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico el cual arrojoacute que no existen

diferencias significativas con respecto al aacuterea de pico que en este caso debido al

supuesto representa la Psilocibina y los diacuteas 12 13 y 14 de la fermentacioacuten

Mediante el graacutefico 22 se puede decir que en los uacuteltimos tres diacuteas de las

fermentaciones que conteniacutean FA en el medio no existen diferencias significativas

con respecto al alcaloide de intereacutes obtenido es decir en los tres se produjo el

alcaloide (Anexo 10)

Tratamientos de los uacuteltimos tres diacuteas de fermentacioacuten usando FA

Media diacutea 12 (a) 411758

Media diacutea 13 (a) 413401

Media diacutea 14 (a) 44860

a a a

0

10000

20000

30000

40000

50000

Aacutere

a Co

mpu

esto

Letras diferentes denotan diferencias significativas

Graacutefico 22 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos en los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten

con FA y glucosa

80

Igual que en numeral anterior fue necesario realizar anaacutelisis cualitativo para los

cromatogramas por ende se requirioacute observar el tamantildeo del pico y posterior a

eacutesto determinar su resolucioacuten

Buena resolucioacuten de pico Mala resolucioacuten de pico

(a) (b)

Figura 7 Cromatogramas de dos diferentes fermentaciones de P cubensis que ilustran el criterio de escogencia del mejor ensayo realizado (a) 05 gL

FA (b) 15 gL FA

La figura 7 ejemplifica el anaacutelisis realizado para la seleccioacuten del mejor ensayo

ejecutado Se tienen dos cromatogramas el de 05 gL de FA en el diacutea 13 y el de

15 gL de FA para el mismo diacutea

A todos los cromatogramas obtenidos para los diacuteas 12 (Anexo 19) 13 (Anexo 20)

y 14 (Anexo 21) se realizoacute el mismo anaacutelisis y se concluyoacute que la concentracioacuten

maacutes apropiada para la obtencioacuten de la los compuestos producidos por P cubensis

fue de 05 gL de FA debido a que eacuteste generariacutea una disminucioacuten en los costos

81

35 ESTUDIO PORCENTUAL (AacuteREA) DEL ALCALOIDE REALIZADO PARA

LOS DIFERENTES ENSAYOS

Se calculoacute el porcentaje de aacuterea correspondiente al pico que identificoacute que se

asumioacute como el correspondiente a la Psilocibina gracias a la suposicioacuten realizada

del tiempo de retencioacuten

A continuacioacuten se presentan los valores obtenidos y sus respectivos anaacutelisis para

cada tratamiento

351 Porcentaje de la Psilocibina (suposicioacuten) cuando el medio no conteniacutea

FA

Debido a que no se contaba con un estaacutendar de Psilocibina los resultados

mostrados en la tabla 5 se obtuvieron realizando un porcentaje con respecto a las

aacutereas bajo la curva arrojadas mediante el anaacutelisis de cromatografiacutea de alta

eficiencia (Anexos 19 20 y 21) En dichos anexos se encuentran resaltadas en

negrilla aquellas aeacutereas utilizadas

Tabla 5 Porcentaje de aacuterea hallado mediante HPLC para los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten con concentraciones de 30 gL 50 gL y 70 gL de glucosa

y sacarosa con un tiempo de retencioacuten de 62 y 72 minutos

Diacutea Glucosa

(gL)

Aacuterea

(compuesto

Tr= 62-72)

Sacarosa

(gL)

Aacuterea

(compuesto

Tr= 62-72)

12 30 60650 30 3664

12 50 7396 50 5857

12 70 4816 70 3415

13 30 702 30 2876

13 50 6815 50 4113

13 70 6733 70 5583

14 30 4824 30 2756

14 50 4821 50 2792

14 70 017 70 1429

82

A la hora de analizar los datos de la tabla 5 se puede observar que el mayor

porcentaje de aacuterea se obtuvo cuando se trabajoacute con glucosa como fuente de

carbono y concretamente a una concentracioacuten de 50 gL

Analizando los datos estadiacutesticamente no se obtuvieron diferencias significativas

en cuanto a la produccioacuten del compuesto (aacuterea) con respecto al tipo de sustrato

utilizado durante las fermentaciones es decir es indiferente si se utiliza glucosa o

sacarosa en el cultivo de P cubensis en medio sumergido de Fang-Zhong

El graacutefico 23 ilustra las medias (aacuterea) obtenidas para la produccioacuten de alcaloide en

las dos diferentes fuentes de carbono es decir glucosa y sacarosa exponiendo

un uacutenico grupo homogeacuteneo con medias (produccioacuten de alcaloide) de aacutereas de

219635 y 234391 para glucosa y sacarosa respectivamente (Anexo 11)

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 219635

Media sacarosa (a) 234391

a

a

2000

2100

2200

2300

2400

Aacuterea

Com

pues

to

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 23 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para cada una de las fuentes de carbono

utilizadas

Aun asiacute estudiando los graacuteficos de HPLC con el criterio mencionado

anteriormente es decir observando el tamantildeo del pico y su resolucioacuten del mismo

83

se observoacute claramente que la presencia del alcaloide (tiempo de retencioacuten

supuesto entre 62 y 72 minutos) fue mejor cuando se trabajoacute con glucosa a una

concentracioacuten de 50 gL debido que presenta el mejor pico

352 Porcentaje de aacuterea de compuestos presentes en P cubensis cuando

el medio conteniacutea FA

Con el fin de observar si la adicioacuten de FA al medio si arrojoacute mejores resultados en

cuanto a la produccioacuten del compuesto presente entre un rango de 62 y 72

minutos como tiempo de retencioacuten se procedioacute a calcular el porcentaje del aacuterea

de intereacutes de acuerdo a las aacutereas arrojadas para cada ensayo por medio del

anaacutelisis de HPLC Los datos obtenidos se ilustran a continuacioacuten en la tabla 6

Tabla 6 Porcentaje hallado mediante HPLC para los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten con concentraciones de 05 gL 10 gL y 15 gL de FA y 50 gL

de glucosa con un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

Diacutea

Glucosa

50 gL +

FA

Aacuterea

(compuesto

Tr=62-72)

12 0 4315

12 05 2931

12 1 6236

12 15 847

13 0 3257

13 05 7549

13 1 4790

13 15 2721

14 0 4822

14 05 3863

14 1 5801

14 15 2102

84

Al detallar la tabla 6 puede observarse que el ensayo que mayor porcentaje de

aacuterea arrojoacute fue el que conteniacutea 05 gL de FA arrojando su maacuteximo porcentaje

correspondiente a 755 el diacutea 13 Aun asiacute las diferencias existentes entre ellos

no fueron significativas

Ahora bien al analizarlos estadiacutesticamente se encontroacute que la produccioacuten del

alcaloide en presencia de FA presentoacute la misma tendencia que los ensayos

analizados anteriormente sin eacutesta pero gracias a que este aminoaacutecido duplico la

cantidad de biomasa y debido a que el compuesto de intereacutes se produce

intracelularmente se afirma que el uso de FA aumentoacute la generacioacuten del

compuesto evaluado (Anexo 12)

El graacutefico 24 presenta las diferentes medias en cuanto al porcentaje de aacuterea del

compuesto presente entre 62 y 72 minutos para los diferentes tratamientos de

glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y sus concentraciones respectivas de FA

Claramente se ve que soacutelo existe un grupo homogeacuteneo lo que reafirma que no

existen diferencias significativas de la produccioacuten con respecto a las

concentraciones de FA

85

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 3122

Media 05 gL FA (a) 2391

Media 10 gL FA (a) 2823

Media 15 gL FA (a) 2113

a

aa

a

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Aacutere

a Co

mpu

esto

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 24 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para cada una de las concentraciones de

FA utilizadas

Debido a que no se encontraron diferencias significativas en cuanto al porcentaje

de aacuterea obtenido mediante los cromatogramas se concluye que el mejor medio es

el que tiene como fuente de carbono glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y una

adicioacuten de 05 gL de FA puesto que genera una disminucioacuten en costos

86

CONCLUSIONES

No existen diferencias significativas en el crecimiento micelial de P

cubensis en medio sumergido Fang-Zhong cuando se trabaja con fuentes

de carbono glucosa y sacarosa sin embargo se decide trabajar con 50 gL

de glucosa puesto que eacuteste tiene una buena presencia de alcaloide y a su

vez una mejor produccioacuten de biomasa

La concentracioacuten de glucosa utilizada para el crecimiento de P cubensis

influye en el crecimiento micelial obteniendo concentraciones de biomasa

de 062 gL 055 gL y 048 gL para concentraciones de sustrato de 70 50

y 30 gL de glucosa siendo las dos primeras significativamente diferentes

con respecto a la de 30 gL

La concentracioacuten de sacarosa utilizada para el crecimiento de P cubensis

influye en el crecimiento micelial obteniendo concentraciones de biomasa

de 057 gL 045 gL y 026 gL para concentraciones de sustrato de 70 50

y 30 gL de sacarosa siendo significativamente diferentes entre ellas

La resolucioacuten de los picos obtenidos por RP-HPLC del extracto de P

cubensis fue mayor para las fermentaciones realizadas con una

concentracioacuten de 50 gL de glucosa lo que conllevoacute a utilizarlo al realizar

los ensayos que conteniacutean en el medio FA

La concentracioacuten de biomasa de P cubensis obtenida en cultivo sumergido

en medio Fang-Zhong con glucosa se duplicoacute con la adicioacuten de FA No

obstante no existen diferencias significativas entre las concentraciones de

FA utilizadas

87

El consumo de proteiacutena presentada por P cubensis en medio Fang-Zhong

fue casi del 100 mientras que el consumo de sustrato para el mismo

medio estuvo alrededor del 40

El consumo de sustrato durante el transcurso de las fermentaciones que no

conteniacutean FA en el medio no presentoacute diferencias significativas con

respecto a las dos fuentes de carbono utilizadas Mientras que en aquellas

fermentaciones donde se agregoacute FA al medio siacute existieron diferencias

significativas entre las fermentaciones de 15 y 1 gL de FA con respecto a

los ensayos realizados con 05 gL FA Sin embargo el P cubensis

consumioacute mayor cantidad de sustrato cuando el medio no conteniacutea FA

Se evidencioacute que el P cubensis consumioacute mayor cantidad de proteiacutena

cuando el sustrato utilizado en el medio fue glucosa y a su vez se detecto

que la adicioacuten de FA al medio tuvo como efecto la disminucioacuten en el

consumo de sustrato por parte del microorganismo

El consumo de sustrato y de proteiacutena tuvo un comportamiento similar

puesto que fue consumido permanentemente durante la fase exponencial

para cada uno de los tratamientos realizados es decir las concentraciones

de 30 gL 50 gL y 70 gL de glucosa y sacarosa como fuente de carbono y

de 05 gL 1 gL y 15 gL de FA teniendo como fuente de carbono glucosa

a una concentracioacuten de 50 gL mientras que en la fase estacionaria su

consumo se disminuyoacute permaneciendo casi constante

Despueacutes de realizados los estudios en cuanto a la produccioacuten del

compuesto presente entre 62 y 72 minutos para cada uno de los ensayos

no se evidenciaron diferencias significativas entre las dos fuentes de

carbono utilizadas (glucosa y sacarosa)

88

La adicioacuten del precursor llamado Fenilalanina (FA) al medio sumergido

Fang-Zhong para llevar a cabo el cultivo del P cubensis tuvo influencia en

cuanto a la produccioacuten de compuesto presente entre tiempo de retencioacuten de

62 y 72 minutos debido a que eacuteste duplicoacute la concentracioacuten de biomasa

en el medio se dice entonces que la produccioacuten aumentoacute al ser eacuteste de

produccioacuten intracelular

La resolucioacuten del compuesto presente entre el tiempo de retencioacuten de 62 a

72 minutos se obtuvo mejor en el ensayo que conteniacutea 05 gL de FA y al

saber que no existieron diferencias significativas en la produccioacuten en cuanto

al porcentaje de aacutereas obtenido con respecto a las demaacutes concentraciones

de FA se afirma que eacuteste es el medio que mejores resultados arrojoacute para

el crecimiento de P cubensis y la produccioacuten de Psilocibina

89

RECOMENDACIONES

Se sugiere observar el efecto que tiene la variacioacuten de las revoluciones a

las cuales se realizaron las fermentaciones para ver como variacutea el

crecimiento del P cubensis en medio sumergido Fang-Zhong con respecto

a dicho factor

Debido a que soacutelo se realizaron anaacutelisis sobre el crecimiento del P

cubensis en medio sumergido haciendo uso de dos sustratos diferentes

(glucosa y sacarosa) seriacutea recomendable realizar el mismo anaacutelisis para

otro tipo de sustrato como por ejemplo melaza por su bajo costo

Del mismo modo seriacutea apropiado realizar el estudio con otro tipo de

precursor y en otras concentraciones para ver la incidencia de eacuteste en el

comportamiento del hongo

Se recomienda realizar un escalamiento de dicho proceso en un biorreactor

con el fin de evaluar a mayor escala el crecimiento del P cubensis y la

produccioacuten del alcaloide

Debido a que la proteiacutena se comportoacute como el principal nutriente se sugiere

para una proacutexima investigacioacuten evaluar diferentes concentraciones de

proteiacutena en el medio

90

ANEXOS

Anexo 1 Anaacutelisis de varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa

Tabla 7 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa)

Tabla 8 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa)

91

Anexo 2 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con sacarosa

Tabla 9 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (sacarosa)

Tabla 10 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (sacarosa)

92

Anexo 3 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa y sacarosa

Tabla 11 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa y

sacarosa)

Tabla 12 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa y

sacarosa)

93

Anexo 4 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa 50 gL y FA

Tabla 13 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa 50 gL y

FA)

Tabla 14 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa

50 gL y FA)

94

Anexo 5 Anaacutelisis de varianza (ANOVA) para el consumo de sustrato en las

fermentaciones sin FA

Tabla 15 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Sustrato sin FA

Tabla 16 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Sustrato sin FA

95

Anexo 6 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de sustrato en las

fermentaciones con FA

Tabla 17 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Sustrato con FA

Tabla 18 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Sustrato con FA

96

Anexo 7 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de proteiacutena en las

fermentaciones sin FA

Tabla 19 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Proteiacutena sin FA

Tabla 20 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Proteiacutena sin FA

97

Anexo 8 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de proteiacutena en las

fermentaciones con FA

Tabla 21Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Proteiacutena con FA

Tabla 22 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Proteiacutena con FA

98

Anexo 9 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la produccioacuten de Psilocibina en

las fermentaciones sin FA

Tabla 23 Anaacutelisis de Varianza para la produccioacuten de Psilocibina sin FA

Tabla 24 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la produccioacuten de Psilocibina

seguacuten el Sustrato sin FA

99

Anexo 10 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la produccioacuten de Psilocibina en las fermentaciones con FA

Tabla 25 Anaacutelisis de Varianza para la produccioacuten de Psilocibina con FA

Tabla 26 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la produccioacuten de Psilocibina

seguacuten el diacutea con FA

100

Anexo 11 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la cuantificacioacuten porcentual de

Psilocibina en las fermentaciones sin FA

Tabla 27 Anaacutelisis de Varianza para la cuantificacioacuten de Psilocibina sin FA

Tabla 28 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la cuantificacioacuten de Psilocibina

seguacuten el tipo de sustrato sin FA

101

Anexo 12 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la cuantificacioacuten porcentual de

Psilocibina en las fermentaciones con FA

Tabla 29 Anaacutelisis de Varianza para la cuantificacioacuten de Psilocibina con FA

Tabla 30 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la cuantificacioacuten de Psilocibina

seguacuten la concentracioacuten con FA

102

Anexo 13 Determinacioacuten de consumo de azuacutecares por el meacutetodo de DNS

(Aacutecido Dinitrosaliciacutelico)

a DNS para glucosa

Pasos para preparar DNS

Disolver 16 gr de NaOH en agua destilada

Adicionar 30 gr de tartrato de Na y K

Aforar a 100 ml con agua destilada

Almacenar en frascos aacutembar a 4degC

Se debe mantener un stock de glucosa 4mgml y almacenarlo a 4degC A partir

de la solucioacuten de glucosa se preparan las soluciones para hacer la curva

patroacuten con las siguientes concentraciones (gL) 025 050 100 200 y 400

Procedimiento

Tomar 05 ml de cada dilucioacuten y agregar 05 ml de reactivo DNS

Preparar una muestra blanco por dilucioacuten de 05 ml de agua destilada a 05

ml de reactivo de DNS

Agitar todas las muestras

Colocar a ebullir las muestras en bantildeo mariacutea por cinco minutos

Enfriar con hielo

Adicionar 5 ml de agua destilada

Agitar y dejar en reposo 15 minutos

Leer en espectrofotoacutemetro a 540 nm

Realizar la curva Absorbancia Vs Concentracioacuten Debe tener un coeficiente

de correlacioacuten de 0991 a 0999

b DNS para sacarosa

Pasos para preparar DNS sacarosa

Preparacioacuten de la solucioacuten Standard stock de sacarosa (30 gL) tomar 30

gr de sacarosa anhiacutedrida grado reactivo con exactitud hasta la deacutecima de

mg disolver ajustar a aforo de 100 ml con agua desionizada empacar en

viales y almacenar en congelador

Preparacioacuten DNS pesar 16 gr de hidroacutexido de sodio grado reactivo 30 gr

de tartrato de sodio y potasio y disolverlos juntos con 50 ml de agua

103

desionizada aparte pesar 10 gr del DNS disolver con 30 ml de agua

desionizada agregar lentamente y con agitacioacuten la solucioacuten del DNS a la

solucioacuten de tartrato y NaOH anteriormente preparadas ajustar a 100 ml

filtrar envasar en frasco aacutembar y rotular con fecha de vencimiento incluida

(3 meses maacuteximo) mantener a la temperatura del laboratorio

Preparacioacuten del reactivo NaOH 10 N (500 ml) pesar con exactitud hasta

la deacutecima de mg 20 gr de NaOH grado reactivo por cada 500 ml de

solucioacuten disolver primero con 300 ml de agua desionizada y luego aforar a

500 ml envasar y rotular correctamente y mantener a la temperatura del

laboratorio

Preparacioacuten de HCL 10 (100 ml) tomar 27 ml de aacutecido clorhiacutedrico al

37 grado reactivo y aforar hasta 100 ml con agua desionizada envasar

rotular correctamente de acuerdo a la norma del laboratorio y almacenar a

la temperatura del laboratorio

Se debe mantener un stock de glucosa 30 gL y almacenarlo a 4degC A partir

de la solucioacuten de glucosa se preparan las soluciones para hacer la curva

patroacuten con las siguientes concentraciones (gL) 3 6 12 18 24 y 30

Procedimiento

Preparar en cada tubo (las soluciones de la curva patroacuten de sacarosa las

muestras problemas diluidas si es necesario y como blanco agua

desionizada) 100microl de solucioacuten

Adicionar 200 microl de HCL 10 a cada tubo y agitar todos los tubos en vortex

Llevar a ebullicioacuten por 10 minutos en bantildeo mariacutea precalentado a 95degC

Enfriar hasta temperatura ambiente raacutepidamente

Adicionar a cada tubo 1 ml de NaOH 10 N y agitar los tubos en vortex

Aparte tomar 05 ml de cada tubo en otros tubos rotulados y agregar 05 ml

del DNS

Agitar todas las muestras en vortex

Llevar a ebullicioacuten por 5 minutos en bantildeo mariacutea precalentado a 96degC

Enfriar hasta temperatura ambiente raacutepidamente

Adicionar 5 ml de H2O desionizada agitar en vortex y dejar reposar por 15

minutos

Leer en espectrofotoacutemetro a 540 nm

Realizar la curva Absorbancia Vs Concentracioacuten Debe tener un coeficiente

de correlacioacuten de 0991 a 0999

104

Anexo 14 Cineacutetica de Consumo de Sustrato

La cineacutetica de consumo de sustrato se realizoacute por el meacutetodo de Aacutecido

Dinitrosaliciacutelico (DNS) Los rangos de concentracioacuten y absorbancia para cada caso

se citan a continuacioacuten

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 02 a 12 gL

Absorbancia de 01234 a 06612

Ecuacioacuten Y = 19174x -00517 R2 = 09923

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron sacarosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 3 a 30 gL

Absorbancia de 00822 a 11112

Ecuacioacuten Y = 25983x + 04857 R2 = 09978

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa 50 gL como sustrato y FA

Concentracioacuten de 02 a 12 gL

Absorbancia de 0097 a 063

Ecuacioacuten Y = 18785x + 00019 R2 = 09986

105

Anexo 15 Determinacioacuten de consumo de proteiacutenas por el meacutetodo de LOWRY

Pasos para la preparacioacuten de LOWRY

Para obtener la curva estaacutendar de Albuacutemina se preparan 5 soluciones

patrones de Albuacutemina en NaCL al 09 (PV) de las siguientes

concentraciones 152 80 200 300 400 Pgml Si la concentracioacuten de

Proteiacutena total es menor de 500 Pgml se lee la absorbancia a 750 nm si

estaacute entre 1000 y 2000 Pgml se lee a 550nm

Se prepara un blanco que no lleva Albuacutemina y en su reemplazo se adiciona

0-5 ml de solucioacuten salina (NaCL) al 09 (PV) Se aplica el mismo

procedimiento que a las demaacutes muestras

Procedimiento

Servir en tubos de ensayo 05 ml de las soluciones patroacuten de Albuacutemina las

muestras problema y NaCL al 09 como blanco Deben estar marcados

para conservar el orden de concentraciones para la curva

Adicionar a cada tubo 05 ml de NaOH 2N y llevar al bantildeo Mariacutea

precalentado a 100degC por un tiempo de 10 minutos

Dejar enfriar hasta que alcance la Temperatura Ambiente

Agregar a cada tubo 5 ml de la solucioacuten complejante mezclar y dejar

reposar por 10 minutos

Adicionar 05 ml del reactivo de Folin-Ciocalteu 11 vortexiar durante 20

segundos

Reposar en un cuarto oscuro durante 30 minutos

Leer la absorbancia a 750 nm y con las soluciones patroacuten construir la

graacutefica Absorbancia Vs Concentracioacuten de Albuacutemina Seacuterica de Bovina

(BSA) con eacutesta se puede determinar la concentracioacuten de las muestras

problema interpolando el valor de la Absorbancia La curva estaacutendar debe

tener un coeficiente de correlacioacuten de 0991 a 0999

106

Anexo 16 Cineacutetica consumo de Proteiacutena

La cineacutetica de consumo de proteiacutena se realizoacute por el meacutetodo LOWRY Los rangos

de concentracioacuten y absorbancia para cada caso se citan a continuacioacuten

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00094 a 05382

Ecuacioacuten Y = 07427x ndash 00021 R2 = 09955

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron sacarosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00374 a 06178

Ecuacioacuten Y = 06567x ndash 00166 R2 = 09968

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa 50 gL como sustrato y FA

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00708 a 04647

Ecuacioacuten Y = 09814x ndash 00581 R2 = 09992

107

Anexo 17 Prueba de reactivo de Dragendorff

Preparacioacuten de reactivo de Dragendorff para alcaloides

Reactivo de Dragendorff se prepara mezclando 8 gr de nitrato de bismuto

pentahidratado en 20 ml de aacutecido niacutetrico al 30 con una solucioacuten de 272 g de

yoduro de potasio en 50 ml de agua Se deja en reposo por 24 horas se decanta y

se afora a 100 ml La presencia de alcaloides se detecta por la formacioacuten de un

precipitado naranja rojizo cuando se le adiciona esta reactivo a una solucioacuten aacutecida

de alcaloides De los precipitados lavados se puede recuperar los alcaloides con

una solucioacuten saturada de carbonato de sodio (Mercano y Hasegawa 1991)

La figura mostrada a continuacioacuten refleja la presencia del alcaloide debido a la

coloracioacuten amarillo-rojiza que eacutesta sufrioacute

Figura 8 Muestra de biomasa una vez analizada mediante el reactivo de Dragendorff

108

Anexo 18 Barrido Espectral para el Psilocybe cubensis

La metodologiacutea mencionada a continuacioacuten estaacute basada en artiacuteculo base

(Tsujikawa et al 2003)

El Sistema de HPLC consiste en un Shimadzu LC-10ordf Series Cromatografiacutea

Liacutequida equipada con un diodo SPD-M10A detector de red fija en 220nm La

separacioacuten cromatograacutefica ser realizoacute con una columna simeacutetrica C18 (21 mm a

150 mm 5mm Waters Assoc Milford EEUU

La fase moacutevil utilizada fue de 10 mm de formato de amonio-aacutecido foacutermico (955

VV) a un pH de 35 y bombeado a un caudal de 02 mlminuto

El perfil cromatograacutefico obtenido durante la investigacioacuten de Tsujikawa et al

(2003) se muestra en le figura 6 que aparece a continuacioacuten

Figura 9 Perfil cromatograacutefico (Tsujikawa et al 2003)

109

Anexo 19 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 12 de fermentacioacuten

Tabla 31 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 30gL glucosa y

30gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 2957 3837

Glucosa 30 6838 474753

Glucosa 30 9144 47256

Glucosa 30 9489 16822

Glucosa 30 10124 224349

Sacarosa 30 6538 143772

Sacarosa 30 7234 269458

Sacarosa 30 9721 33646

Sacarosa 30 11845 24384

(a) (b)

Graacutefico 25 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

110

Tabla 32 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 0524 319

Glucosa 50 6298 5991

Glucosa 50 7172 237042

Glucosa 50 9144 16387

Glucosa 50 10009 6077

Sacarosa 50 169 24011

Sacarosa 50 3105 28573

Sacarosa 50 6916 112166

Sacarosa 50 9136 4057

Sacarosa 50 9933 8821

Sacarosa 50 10398 13872

(a) (b)

Graacutefico 26 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

111

Tabla 33 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 7217 168598

Glucosa 70 9145 9977

Glucosa 70 997 80558

Sacarosa 70 6803 287387

Sacarosa 70 7517 131049

Sacarosa 70 7775 4434

Sacarosa 70 7871 77109

Sacarosa 70 823 96239

Sacarosa 70 9039 5114

Sacarosa 70 9778 25394

(a) (b)

Graacutefico 27 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

112

Tabla 34 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL y glucosa

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 0818 4722

Glucosa 50 05 2423 52579

Glucosa 50 05 3502 88765

Glucosa 50 05 6137 16009

Glucosa 50 05 6722 275258

Glucosa 50 05 733 226399

Glucosa 50 05 8339 65139

Glucosa 50 05 9101 36797

Glucosa 50 05 9815 130883

Glucosa 50 1 1105 743

Glucosa 50 1 2746 2701

Glucosa 50 1 4304 80304

Glucosa 50 1 6167 19649

Glucosa 50 1 6794 51753

Glucosa 50 1 8282 82997

Glucosa 50 1 9116 38659

Glucosa 50 1 9899 136953

Glucosa 50 15 1198 3313

Glucosa 50 15 2937 37875

Glucosa 50 15 4332 51079

Glucosa 50 15 614 25602

Glucosa 50 15 6737 668905

Glucosa 50 15 8209 107332

Glucosa 50 15 9602 38902

Glucosa 50 15 9752 139613

Diacutea 12

(a) (b)

(c)

Graacutefico 28 Cromatograma del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL

FA

113

Anexo 20 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 13 de fermentacioacuten

Tabla 35 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 30gL glucosa y

30gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 0225 1155

Glucosa 30 2847 699

Glucosa 30 4043 1038

Glucosa 30 6231 4994

Glucosa 30 6787 295182

Glucosa 30 7462 241146

Glucosa 30 9066 51836

Glucosa 30 10004 158746

Sacarosa 30 1734 135

Sacarosa 30 5838 1857

Sacarosa 30 6803 147867

Sacarosa 30 7305 30464

Sacarosa 30 7599 174643

Sacarosa 30 9107 8564

Sacarosa 30 9897 104278

(a) (b)

Graacutefico 29 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

114

Tabla 36 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 1408 13982

Glucosa 50 6949 331449

Glucosa 50 9012 25201

Glucosa 50 9936 27216

Sacarosa 50 1543 7293

Sacarosa 50 6813 437765

Sacarosa 50 9085 35897

Sacarosa 50 10049 184461

(a) (b)

Graacutefico 30 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

115

Tabla 37 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 70gL glucosa y

70gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 1456 3223

Glucosa 70 2985 2423

Glucosa 70 54 7586

Glucosa 70 6262 5149

Glucosa 70 7151 248331

Glucosa 70 9039 19346

Glucosa 70 9929 4906

Glucosa 70 11051 33698

Sacarosa 70 0437 342

Sacarosa 70 1428 812

Sacarosa 70 2948 2191

Sacarosa 70 5473 4854

Sacarosa 70 6286 5336

Sacarosa 70 6848 3649

Sacarosa 70 733 11383

Sacarosa 70 9073 1018

Sacarosa 70 9878 11072

Sacarosa 70 10267 18797

(a) (b)

Graacutefico 31 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 70 gL

glucosa (b) 70 gL sacarosa

116

Tabla 38 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL y glucosa

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 4067 22222

Glucosa 50 05 7379 55573

Glucosa 50 05 902 19513

Glucosa 50 05 9716 119261

Glucosa 50 05 1173 19427

Glucosa 50 1 0793 14776

Glucosa 50 1 2868 28537

Glucosa 50 1 6224 1206

Glucosa 50 1 6782 571299

Glucosa 50 1 8303 92665

Glucosa 50 1 9081 30371

Glucosa 50 1 9738 168959

Glucosa 50 1 11813 27921

Glucosa 50 15 0412 269

Glucosa 50 15 2482 14692

Glucosa 50 15 3486 91059

Glucosa 50 15 6039 6892

Glucosa 50 15 6627 216986

Glucosa 50 15 7216 260795

Glucosa 50 15 8112 65776

Glucosa 50 15 8888 19083

Glucosa 50 15 9497 37812

Glucosa 50 15 9839 65922

Glucosa 50 15 11655 7331

(a) (b)

(c)

Graacutefico 32 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL

FA

117

Anexo 21 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 14 de fermentacioacuten

Tabla 39 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 30gL glucosa y 30

gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 1054 181

Glucosa 30 2553 8939

Glucosa 30 6219 7557

Glucosa 30 6585 77083

Glucosa 30 7158 285069

Glucosa 30 8987 33875

Glucosa 30 9848 87461

Glucosa 30 10694 52151

Glucosa 30 12482 7992

Glucosa 30 12943 23064

Glucosa 30 1493 5948

Sacarosa 30 7309 7075

Sacarosa 30 9984 1680

Sacarosa 30 10442 15395

Sacarosa 30 11211 8511

Sacarosa 30 13405 3398

(a) (b)

Graacutefico 33 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

118

Tabla 40 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 2029 8318

Glucosa 50 6257 5782

Glucosa 50 6875 306684

Glucosa 50 9068 22819

Glucosa 50 9808 92492

Glucosa 50 12113 8823

Glucosa 50 12752 23988

Sacarosa 50 1036 3783

Sacarosa 50 2356 7005

Sacarosa 50 653 44831

Sacarosa 50 6657 127617

Sacarosa 50 7264 66908

Sacarosa 50 7464 255141

Sacarosa 50 9035 26172

Sacarosa 50 9458 28427

Sacarosa 50 9889 37574

Sacarosa 50 10312 140881

Sacarosa 50 12335 13391

Sacarosa 50 1292 17066

(a) (b)

Graacutefico 34 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

119

Tabla 41 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 70gL glucosa y

70gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 6257 5879

Glucosa 70 6373 145551

Glucosa 70 7015 68223

Glucosa 70 7199 9085

Glucosa 70 735 265755

Glucosa 70 9014 4642

Glucosa 70 9877 97804

Glucosa 70 107 67421

Glucosa 70 12625 26231

Glucosa 70 1305 65607

Sacarosa 70 2283 4683

Sacarosa 70 5191 93

Sacarosa 70 6304 3719

Sacarosa 70 6795 136542

Sacarosa 70 726 29869

Sacarosa 70 7515 75545

Sacarosa 70 7872 119563

Sacarosa 70 9166 1244

Sacarosa 70 9658 23096

Sacarosa 70 9871 25866

Sacarosa 70 10421 105108

Sacarosa 70 12347 11115

Sacarosa 70 12861 35503

Sacarosa 70 14272 3676

(a) (b)

Graacutefico 35 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 70 gL

glucosa (b) 70 gL sacarosa

120

Tabla 42 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 0123 173

Glucosa 50 05 0699 7584

Glucosa 50 05 2594 2742

Glucosa 50 05 6104 11663

Glucosa 50 05 6616 487848

Glucosa 50 05 7235 287918

Glucosa 50 05 8183 135793

Glucosa 50 05 8903 5143

Glucosa 50 05 9484 66817

Glucosa 50 05 9679 168855

Glucosa 50 05 11671 4216

Glucosa 50 1 0345 295

Glucosa 50 1 2654 11981

Glucosa 50 1 412 45301

Glucosa 50 1 6111 12626

Glucosa 50 1 6757 526655

Glucosa 50 1 8093 104277

Glucosa 50 1 894 25251

Glucosa 50 1 9643 158685

Glucosa 50 1 11666 22779

Glucosa 50 15 0353 283

Glucosa 50 15 2522 15272

Glucosa 50 15 3577 83963

Glucosa 50 15 6668 47137

Glucosa 50 15 7304 371442

Glucosa 50 15 8226 117611

Glucosa 50 15 8923 61949

Glucosa 50 15 9657 19618

Glucosa 50 15 11668 35606

(a) (b)

(c)

Graacutefico 36 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL FA (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL FA

121

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Page 2: Establecimiento de un medio de cultivo sumergido para ...

ldquoESTABLECIMIENTO DE UN MEDIO DE CULTIVO SUMERGIDO PARA

Psilocybe sprdquo

PILAR GARCIacuteA GOacuteMEZ

NATALIA RAMIacuteREZ LALINDE

Proyecto de grado para optar al tiacutetulo de

Ingeniero de Procesos

ASESOR

ALEX ARMANDO SAacuteEZ VEGA

Quiacutemico MSc En Biotecnologiacutea

DEPARTAMENTO DE INGENIERIacuteA DE PROCESOS

ESCUELA DE INGENIERIacuteA

UNIVERSIDAD EAFIT

MEDELLIacuteN

2009

Nota de aceptacioacuten

Jurado

Jurado

Jurado

Ciudad y fecha

iv

A Dios por habernos brindado la oportunidad de lograr este

triunfo en nuestras vidas

A nuestras familias por todo el apoyo que nos brindaron durante

el desarrollo de este proyecto y por habernos dado la gran oportunidad de convertirnos

en profesionales

A toda la docencia por la educacioacuten y orientacioacuten

recibida por eacutesta

v

AGRADECIMIENTOS

Los autores expresan sus agradecimientos a todas las personas que desde su experiencia y profesioacuten brindaron apoyo durante el desarrollo de este proyecto Alex Armando Saacuteez V Quiacutemico MSc En Biotecnologiacutea Candidato a Doctorado Profesor Universidad EAFIT Personal de laboratorio de Ingenieriacutea de Procesos Edgar Arbelaacuteez John Estrada y especialmente Sigifredo Caacuterdenas encargado del laboratorio de Biotecnologiacutea de la Universidad EAFIT Luz Deisy Mariacuten Palacio Ingeniera de Procesos Profesora Universidad EAFIT Diego Acosta PhD Engineering and Material Science Profesor Universidad EAFIT Carlos Correa Ingeniero Quiacutemico Profesor Universidad EAFIT Valeska Villegas E Msc En Biotecnologiacutea Candidata a Doctorado Profesora Universidad EAFIT

vi

TABLA DE CONTENIDO

LISTA DE TABLAS _________________________________________________________________________ IX

LISTA DE FIGURAS ________________________________________________________________________ XI

LISTA DE GRAacuteFICOS ______________________________________________________________________ XII

LISTA DE ECUACIONES ____________________________________________________________________ XV

LISTAS DE ANEXOS ______________________________________________________________________ XVI

RESUMEN _____________________________________________________________________________ XVII

INTRODUCCIOacuteN _________________________________________________________________________ 19

OBJETIVOS _____________________________________________________________________________ 21

GENERAL_____________________________________________________________________________ 21

ESPECIacuteFICOS __________________________________________________________________________ 21

1 MARCO TEOacuteRICO ___________________________________________________________________ 22

11 CONCEPTOS GENERALES DE HONGOS _______________________________________________ 22

111 Hongos laminares (Agaricales) ____________________________________________________ 22

12 MEDIOS DE CULTIVO_____________________________________________________________ 24

121 Medio sumergido _______________________________________________________________ 25

13 ALCALOIDES ___________________________________________________________________ 26

131 Generalidades _______________________________________________________________ 26

132 Propiedades fisicoquiacutemicas _____________________________________________________ 27

133 Reconocimiento de los alcaloides ________________________________________________ 27

134 Clasificacioacuten de los alcaloides ___________________________________________________ 28

1341 Alcaloides alifaacuteticos ____________________________________________________________ 28

1342 Alcaloides de origen diverso _____________________________________________________ 28

1343 Alcaloides aromaacuteticos __________________________________________________________ 28

13 PSILOCIBINA Y PSILOCINA _________________________________________________________ 31

131 Antecedentes acerca de la obtencioacuten de Psilocibina y Psilocina ________________________ 32

2 MATERIALES Y MEacuteTODOS_____________________________________________________________ 34

21 LOCALIZACIOacuteN _________________________________________________________________ 34

22 MICROORGANISMO DE ESTUDIO ___________________________________________________ 34

23 COMPONENTES DEL MEDIO DE CULTIVO (FANG-ZHONG) _______________________________ 35

24 PREPARACIOacuteN DE LOS DIFERENTES PREINOacuteCULOS DE P CUBENSIS EMPLEADOS PARA LAS

FERMENTACIONES SUMERGIDAS _________________________________________________________ 35

25 PREPARACIOacuteN DE LOS MEDIOS DE CULTIVO Y LOS INOacuteCULOS DE P CUBENSIS UTILIZADOS PARA LAS

FERMENTACIONES SUMERGIDAS _________________________________________________________ 36

26 CUANTIFICACIOacuteN DEL CRECIMIENTO DE BIOMASA MEDIANTE LOS MEacuteTODOS DE PESO HUacuteMEDO Y

PESO SECO PARA CULTIVO SUMERGIDO DE P CUBENSIS ________________________________________ 37

27 AJUSTE DE LA CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO DE P CUBENSIS AL MODELO CINEacuteTICO LOGIacuteSTICO ____ 37

vii

28 EVALUACIOacuteN DEL CONSUMO DE SUSTRATO Y DEL CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P

CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO ________________________________________________ 39

29 MEacuteTODO CUALITATIVO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE ALCALOIDES (PSILOCIBINA)

MEDIANTE EL USO DEL REACTIVO DE DRAGENDORFF _________________________________________ 40

210 MEacuteTODO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE PSILOCIBINA MEDIANTE CROMATOGRAFIacuteA

LIacuteQUIDA DE ALTA EFICIENCIA (HPLC) _______________________________________________________ 40

211 DETERMINACIOacuteN CUALITATIVA DE LA RESOLUCIOacuteN DEL ALCALOIDE DE INTEREacuteS PARA LOS

DIFERENTES ENSAYOS __________________________________________________________________ 41

212 DETERMINACIOacuteN PORCENTUAL DE COMPUESTOS PARA LOS DIFERENTES ENSAYOS __________ 42

213 CULTIVO SUMERGIDO DE P CUBENSIS EN PRESENCIA DE FA ______________________________ 42

214 DISENtildeO DE EXPERIMENTOS Y ANAacuteLISIS ESTADIacuteSTICO ___________________________________ 43

3 RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN ___________________________________________________________ 45

31 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN CULTIVO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO DIFERENTES FUENTES DE CARBONO ____________________________________________ 45

311 Crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones

de glucosa _________________________________________________________________________ 45

312 Crecimiento micelial del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones

de sacarosa ________________________________________________________________________ 50

313 Comparacioacuten entre el crecimiento micelial de P cubensis en los cultivos sumergidos utilizando

glucosa y sacarosa como fuente de carbono ______________________________________________ 55

314 Crecimiento micelial del P cubensis en cultivo sumergido utilizando glucosa y fenilalanina en el

medio 56

32 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS CULTIVADO EN

MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG) ______________________________________________________ 61

321 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes

concentraciones de glucosa ___________________________________________________________ 62

322 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes

concentraciones de sacarosa __________________________________________________________ 63

323 Comparacioacuten entre el consumo de sustrato de P cubensis en los cultivos sumergidos con

diferentes fuentes de carbono _________________________________________________________ 65

324 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando glucosa y

fenilalanina en el medio ______________________________________________________________ 66

33 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS CULTIVADO EN

MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG) ______________________________________________________ 69

331 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes

concentraciones de glucosa ___________________________________________________________ 69

332 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes

concentraciones de sacarosa __________________________________________________________ 71

333 Comparacioacuten entre el consumo de proteiacutena de P cubensis en los cultivos sumergidos con

diferentes fuentes de carbono _________________________________________________________ 72

334 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando glucosa y FA en el medio

73

34 ESTUDIO CUALITATIVO DE LA PRESENCIA DEL ALCALOIDE _______________________________ 76

viii

341 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el medio no conteniacutea FA ____ 76

342 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el medio conteniacutea FA ______ 79

35 ESTUDIO PORCENTUAL (AacuteREA) DEL ALCALOIDE REALIZADO PARA LOS DIFERENTES ENSAYOS ___ 81

351 Porcentaje de la Psilocibina (suposicioacuten) cuando el medio no conteniacutea FA _______________ 81

352 Porcentaje de aacuterea de compuestos presentes en P cubensis cuando el medio conteniacutea FA _ 83

CONCLUSIONES _________________________________________________________________________ 86

RECOMENDACIONES _____________________________________________________________________ 89

ANEXOS _______________________________________________________________________________ 90

BIBLIOGRAFIacuteA _________________________________________________________________________ 121

ix

LISTA DE TABLAS

TABLA 1 COMPOSICIOacuteN DEL MEDIO DE CULTIVO SUMERGIDO PARA EVALUAR EL CRECIMIENTO MICELIAL

DEL P CUBENSIS 35

TABLA 2 PARAacuteMETROS CINEacuteTICOS OBTENIDOS MEDIANTE EL MODELO LOGIacuteSTICO PARA LAS DIFERENTES

FERMENTACIONES DE P CUBENSIS UTILIZANDO GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO 48

TABLA 3 PARAacuteMETROS CINEacuteTICOS OBTENIDOS MEDIANTE EL MODELO LOGIacuteSTICO PARA LAS DIFERENTES

FERMENTACIONES DE P CUBENSIS UTILIZANDO SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO 53

TABLA 4 PARAacuteMETROS CINEacuteTICOS OBTENIDOS MEDIANTE EL MODELO LOGIacuteSTICO PARA LAS DIFERENTES

FERMENTACIONES DE P CUBENSIS UTILIZANDO 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO Y

DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA 60

TABLA 5 PORCENTAJE DE AacuteREA HALLADO MEDIANTE HPLC PARA LOS UacuteLTIMOS TRES DIacuteAS DE LA

FERMENTACIOacuteN CON CONCENTRACIONES DE 30 GL 50 GL Y 70 GL DE GLUCOSA Y SACAROSA CON

UN TIEMPO DE RETENCIOacuteN DE 62 Y 72 MINUTOS 81

TABLA 6 PORCENTAJE HALLADO MEDIANTE HPLC PARA LOS UacuteLTIMOS TRES DIacuteAS DE LA FERMENTACIOacuteN

CON CONCENTRACIONES DE 05 GL 10 GL Y 15 GL DE FA Y 50 GL DE GLUCOSA CON UN TIEMPO

DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y 72 MINUTOS 83

TABLA 7 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA) 90

TABLA 8 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA) 90

TABLA 9 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (SACAROSA) 91

TABLA 10 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (SACAROSA) 91

TABLA 11 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA Y SACAROSA) 92

TABLA 12 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA Y SACAROSA) 92

TABLA 13 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA 50 GL Y FA) 93

TABLA 14 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA 50 GL Y FA) 93

TABLA 15 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO SIN FA 94

TABLA 16 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO SIN FA 94

TABLA 17 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO CON FA 95

TABLA 18 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO CON FA 95

TABLA 19 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA SIN FA 96

TABLA 20 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA SIN FA 96

TABLA 21ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA CON FA 97

TABLA 22 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA CON FA 97

TABLA 23 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA SIN FA 98

TABLA 24 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN EL SUSTRATO

SIN FA 98

TABLA 25 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA CON FA 99

TABLA 26 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN EL DIacuteA CON FA

99

TABLA 27 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA SIN FA 100

TABLA 28 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN EL TIPO DE

SUSTRATO SIN FA 100

TABLA 29 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA CON FA 101

x

TABLA 30 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN LA

CONCENTRACIOacuteN CON FA 101

TABLA 31 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 30GL GLUCOSA Y 30GL SACAROSA 109

TABLA 32 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 110

TABLA 33 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 111

TABLA 34 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL Y GLUCOSA 50GL SACAROSA 112

TABLA 35 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 30GL GLUCOSA Y 30GL SACAROSA 113

TABLA 36 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 114

TABLA 37 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 70GL GLUCOSA Y 70GL SACAROSA 115

TABLA 38 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL Y GLUCOSA 50GL SACAROSA 116

TABLA 39 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 14 PARA CONCENTRACIONES DE 30GL GLUCOSA Y 30 GL SACAROSA 117

TABLA 40 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 14 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 118

TABLA 41 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 14 PARA CONCENTRACIONES DE 70GL GLUCOSA Y 70GL SACAROSA 119

TABLA 42 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 120

xi

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1 HONGO AGARICALES (LAMINAR) (KUO 2007) 23

FIGURA 2 ALCALOIDES DERIVADOS DEL TRIPTOFANO (MERCANO Y HASEGAWA 1991) 29

FIGURA 3 TRIPTAMINAS SIMPLES (SEIGLER 1981) 31

FIGURA 4 PSILOCIBINA Y PSILOCINA (MANDRILE ET AL 1984) 32

FIGURA 5 PSILOCYBE CUBENSIS (EAH01) CULTIVADA EN MEDIO SOacuteLIDO AGAR MALTA 34

FIGURA 6 CROMATOGRAMAS DE DOS DIFERENTES FERMENTACIONES DE P CUBENSIS QUE ILUSTRAN EL

CRITERIO DE ESCOGENCIA DEL MEJOR ENSAYO REALIZADO (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL

SACAROSA 78

FIGURA 7 CROMATOGRAMAS DE DOS DIFERENTES FERMENTACIONES DE P CUBENSIS QUE ILUSTRAN EL

CRITERIO DE ESCOGENCIA DEL MEJOR ENSAYO REALIZADO (A) 05 GL FA (B) 15 GL FA 80

FIGURA 8 MUESTRA DE BIOMASA UNA VEZ ANALIZADA MEDIANTE EL REACTIVO DE DRAGENDORFF 107

FIGURA 9 PERFIL CROMATOGRAacuteFICO (TSUJIKAWA ET AL 2003) 108

xii

LISTA DE GRAacuteFICOS

GRAacuteFICO 1 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO TRES DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO (PESO

SECO) 46

GRAacuteFICO 2 CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN CULTIVO SUMERGIDO BAJO TRES

CONCENTRACIONES DE GLUCOSA 47

GRAacuteFICO 3 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

GLUCOSA 49

GRAacuteFICO 4 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO (PESO

SECO) 50

GRAacuteFICO 5 CRECIMIENTO MICELIAL PARA TRES DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA 52

GRAacuteFICO 6 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

SACAROSA 54

GRAacuteFICO 7 CRECIMIENTO MICELIAL PARA DOS DIFERENTES FUENTES DE CARBONO (GLUCOSA Y

SACAROSA) 56

GRAacuteFICO 8 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA Y 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE

CARBONO (PESO SECO) 57

GRAacuteFICO 9 CRECIMIENTO MICELIAL PARA GLUCOSA A UNA CONCENTRACIOacuteN DE 50 GL Y TRES

DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA 59

GRAacuteFICO 10 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA Y

50 GL DE GLUCOSA 61

GRAacuteFICO 11 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO 62

GRAacuteFICO 12 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO 64

GRAacuteFICO 13 CONSUMO DE SUSTRATO PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 66

GRAacuteFICO 14 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO Y DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

FA 67

GRAacuteFICO 15 CONSUMO DE SUSTRATO PARA CADA UNA DE LAS CONCENTRACIONES DE FA UTILIZADAS 68

GRAacuteFICO 16 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO 70

GRAacuteFICO 17 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO 71

GRAacuteFICO 18 CONSUMO DE PROTEIacuteNA PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 73

xiii

GRAacuteFICO 19 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO Y DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

FA 74

GRAacuteFICO 20 CONSUMO DE PROTEIacuteNA PARA LOS ENSAYOS CON Y SIN FA 75

GRAacuteFICO 21 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA LAS DOS FUENTES DE CARBONO 77

GRAacuteFICO 22 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS EN LOS UacuteLTIMOS TRES DIacuteAS DE LA FERMENTACIOacuteN CON FA Y GLUCOSA 79

GRAacuteFICO 23 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 82

GRAacuteFICO 24 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA CADA UNA DE LAS CONCENTRACIONES DE FA UTILIZADAS 85

GRAacuteFICO 25 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

109

GRAacuteFICO 26 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

110

GRAacuteFICO 27 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

111

GRAacuteFICO 28 CROMATOGRAMA DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA 112

GRAacuteFICO 29 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

113

GRAacuteFICO 30 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

114

GRAacuteFICO 31 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 70 GL GLUCOSA (B) 70 GL SACAROSA

115

GRAacuteFICO 32 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA 116

GRAacuteFICO 33 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

117

GRAacuteFICO 34 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

118

xiv

GRAacuteFICO 35 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 70 GL GLUCOSA (B) 70 GL SACAROSA

119

GRAacuteFICO 36 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C)

15GL FA 120

xv

LISTA DE ECUACIONES

ECUACIOacuteN 1 ECUACIOacuteN LINEALIZADA DEL MODELO LOGIacuteSTICO 38

ECUACIOacuteN 2 VALORES TEOacuteRICOS DE BIOMASA EN EL TIEMPO 39

xvi

LISTAS DE ANEXOS

ANEXO 1 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA _____________________________________________________ 90

ANEXO 2 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON SACAROSA ____________________________________________________ 91

ANEXO 3 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA Y SACAROSA __________________________________________ 92

ANEXO 4 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA 50 GL Y FA ___________________________________________ 93

ANEXO 5 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO EN LAS FERMENTACIONES

SIN FA ____________________________________________________________________________ 94

ANEXO 6 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO EN LAS FERMENTACIONES

CON FA ___________________________________________________________________________ 95

ANEXO 7 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA EN LAS FERMENTACIONES

SIN FA ____________________________________________________________________________ 96

ANEXO 8 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA EN LAS FERMENTACIONES

CON FA ___________________________________________________________________________ 97

ANEXO 9 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA EN LAS

FERMENTACIONES SIN FA ____________________________________________________________ 98

ANEXO 10 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA EN LAS

FERMENTACIONES CON FA ___________________________________________________________ 99

ANEXO 11 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA CUANTIFICACIOacuteN PORCENTUAL DE PSILOCIBINA EN

LAS FERMENTACIONES SIN FA _______________________________________________________ 100

ANEXO 12 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA CUANTIFICACIOacuteN PORCENTUAL DE PSILOCIBINA EN

LAS FERMENTACIONES CON FA ______________________________________________________ 101

ANEXO 13 DETERMINACIOacuteN DE CONSUMO DE AZUacuteCARES POR EL MEacuteTODO DE DNS (AacuteCIDO

DINITROSALICIacuteLICO) ________________________________________________________________ 102

ANEXO 14 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO ___________________________________________ 104

ANEXO 15 DETERMINACIOacuteN DE CONSUMO DE PROTEIacuteNAS POR EL MEacuteTODO DE LOWRY ____________ 105

ANEXO 16 CINEacuteTICA CONSUMO DE PROTEIacuteNA ______________________________________________ 106

ANEXO 17 PRUEBA DE REACTIVO DE DRAGENDORFF _________________________________________ 107

ANEXO 18 BARRIDO ESPECTRAL PARA EL PSILOCYBE CUBENSIS _________________________________ 108

ANEXO 19 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 12 DE FERMENTACIOacuteN ___________________________ 109

ANEXO 20 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 13 DE FERMENTACIOacuteN __________________________ 113

ANEXO 21 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 14 DE FERMENTACIOacuteN __________________________ 117

xvii

RESUMEN

El Psilocybe cubensis es un hongo de gran importancia a nivel industrial gracias a

la presencia de una sustancia llamada Psilocibina en su cuerpo fructiacutefero

Dicho alcaloide derivado de la triptamina es muy similar al neurotransmisor

serotonina el cual es responsable de la percepcioacuten sensorial la regulacioacuten de la

temperatura el inicio del reposo nocturno del hiacutegado y los rintildeones Por tal motivo

este estudio se enfocoacute en la produccioacuten de la Psilocibina mediante el cultivo del P

cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong)

Se evaluaron los efectos de dos fuentes de carbono (glucosa y sacarosa) a tres

concentraciones diferentes en cultivo sumergido para Psilocybe cubensis con el

fin de determinar la incidencia de eacutestas en la produccioacuten de biomasa y en la

produccioacuten y presencia de Psilocibina alcaloide de intereacutes Para las

concentraciones de glucosa de 30 gL 50 gL y 70 gL se presentoacute un crecimiento

maacuteximo de biomasa de 048 gL 055 gL y 062 gL y un porcentaje de alcaloide

de 6065 wv 7396 wv y 6733 wv respectivamente Esto uacuteltimo si se

asume que el tiempo de retencioacuten oscila entre 62 y 72 minutos contaacutendose con

una fase moacutevil de HCOONH4 en una columna C18 Mientras que para las mismas

concentraciones de sacarosa se presentoacute un crecimiento maacuteximo de biomasa de

026 gL 045 gL y 057 gL con porcentajes del compuesto presente entre el

rango de 62 y 72 minutos de 3664 wv 5857 wv y 5583 wv

respectivamente

Una vez realizada la investigacioacuten se encontroacute que las diferencias existentes en

cuanto a la cantidad de biomasa generada con respecto al tipo de sustrato

utilizado no fueron significativas es decir era irrelevante si se utilizaba glucosa o

sacarosa como principal fuente de carbono para la fermentacioacuten del P cubensis

xviii

en medio sumergido con el fin de obtener biomasa sin embargo se hallaron

diferencias significativas con respecto a las diferentes concentraciones empleadas

de dichas fuentes de carbono

Al analizar las muestras mediante cromatografiacutea liacutequida de alta eficiencia (HPLC)

se determinoacute que el medio que conteniacutea 50 gL de glucosa era el deseado debido

a que fue en eacuteste donde se presentaron picos maacutes definidos mostrando una mejor

resolucioacuten del compuesto Adicionalmente presentoacute un buen crecimiento micelial

Una vez elegido dicho criterio se evaluoacute el efecto que teniacutea la adicioacuten de un

aminoaacutecido llamado Fenilalanina (FA) al medio que conteniacutea 50 gL de glucosa

con el fin de determinar si eacuteste teniacutea alguna incidencia positiva en la produccioacuten de

biomasa y en la generacioacuten del alcaloide de intereacutes cabe resaltar que se utilizaron

diferentes concentraciones de FA correspondientes a 05 gL 10 gL y 15 gL

Finalizados dichos ensayos se obtuvieron valores de crecimiento de biomasa

maacutexima de 106 gL 108 gL y 101 gL y un porcentaje de aacuterea de 7549 wv

6236 wv y 2721 wv respectivamente

Es necesario hacer hincapieacute en que las diferencias obtenidas mediante el anaacutelisis

estadiacutestico entre cada una de las concentraciones de FA con respecto a la

generacioacuten de biomasa y la produccioacuten del compuesto no fueron significativas lo

que llevoacute a elegir una concentracioacuten de 05 gL de FA debido a que fue la menor

cantidad utilizada de este compuesto durante la investigacioacuten suponieacutendose asiacute

una disminucioacuten en los costos de materia prima

Palabras claves

Psilocybe cubensis Psilocibina Alcaloide HPLC Cultivo Sumergido Fuentes de

Carbono Fenilalanina

19

INTRODUCCIOacuteN

Los hongos son una rica fuente de productos naturales con una alta actividad

bioloacutegica Desafortunadamente el cultivo de eacutestos en cuerpo fructiacutefero toma

varios meses disminuyendo su calidad debido a los cambios climaacuteticos y plagas

por tal razoacuten se implementoacute la metodologiacutea de medio sumergido la cual es

prometedora gracias a una alta productividad de compuestos bioactivos (Arora

1986)

El Geacutenero Psilocybe pertenece al Reino Fungiacute con un Phylum Basidiomicota

una Clase Homobasidiomicetes un Orden Agaricales una Familia Strofariaceae

(Paris y Hurabielle 1981)

Dicho geacutenero es considerado de gran importancia a nivel mundial debido a que su

cuerpo fructiacutefero y biomasa micelial contienen Psilocibina la cual posee un alto

valor para la industria farmaceacuteutica por su uso en la elaboracioacuten de productos

antidepresivos Este alcaloide derivado de FA cuenta con una estructura muy

similar al neurotransmisor segregado por el cerebro llamado serotonina que

controla el estado de aacutenimo el suentildeo el hiacutegado y los rintildeones (Mandrile et al

1984) esta caracteriacutestica le otorga la gran importancia a la Psilocibina en el

mercado puesto que tiene un alto impacto en la sociedad como ayudante

antidepresivo debido a que no todas las personas segregan la cantidad necesaria

(10 mg con liacutemites que variacutean desde 5 a 20 mg) de serotonina (Mandrile et al

1984) Adicionalmente se estaacute empleando como una gran ayuda para la

disminucioacuten de la adiccioacuten a sustancias como heroiacutena y cocaiacutena gracias a que

este alcaloide no genera dependencia (Lee et al 2004)

Debido a que su consumo puede generar alucinaciones era consumido por las

culturas aboriacutegenes centroamericanas con el fin de realizar manifestaciones

20

religiosas Su uso se remonta a maacutes de 3500 antildeos y era nombrado por los

aztecas como ―Teonunaltl que significa ―carne de dioses (Mandrile et al 1984)

La alternativa que se utilizoacute durante esta investigacioacuten fue el cultivo del P

cubensis mediante medio sumergido debido principalmente a las notables

ventajas frente a los sistemas convencionales que eacuteste posee entre las cuales se

destacan la disminucioacuten del tiempo para la obtencioacuten de la biomasa (14 diacuteas) y la

reduccioacuten de los costos de obtencioacuten (Lee et al 2004) De acuerdo a lo

dimensionado anteriormente este estudio estaba orientado primordialmente a la

buacutesqueda de alternativas que permitieran la produccioacuten de biomasa de forma

raacutepida y confiable

Con el fin de llevar a cabo lo dicho anteriormente se pretendioacute evaluar el efecto

del uso de dos diferentes fuentes de carbono en este caso glucosa y sacarosa en

el crecimiento micelial de la cepa P cubensis

21

OBJETIVOS

GENERAL

Evaluar el efecto de la fuente de carbono en el crecimiento micelial de una

cepa Psilocybe sp

ESPECIacuteFICOS

Evaluar la cineacutetica de crecimiento de la cepa Psilocybe cubensis en los

diferentes medios de cultivo sumergido mediante la cuantificacioacuten de

biomasa por medio de la metodologiacutea de peso seco

Evaluar el consumo de sustrato para los diferentes ensayos por medio de

teacutecnicas espectrofotomeacutetricas

Determinar la presencia de Psilocibina mediante el uso del reactivo de

Dragendorff

22

1 MARCO TEOacuteRICO

11 CONCEPTOS GENERALES DE HONGOS

Los hongos son organismos eucariotas que no contienen clorofila con nutricioacuten

por absorcioacuten generalmente con reproduccioacuten sexual y asexual el cuerpo

consiste generalmente de filamentos ramificados con pared celular quitinosa

(Miles y Chang 1999)

Constituyen uno de los grupos de organismos maacutes importantes para la vida del

hombre ya que son los responsables de gran parte de la descomposicioacuten de la

materia orgaacutenica aumentando su disponibilidad en el suelo pueden ser

comestibles venenosos o psicotroacutepicos muchos son patoacutegenos otros producen

ciertas sustancias beneficiosas o intervienen en procesos de elaboracioacuten de

algunos comestibles (Miles y Chang 1999)

111 Hongos laminares (Agaricales)

El orden Agaricales tambieacuten conocido como Euagaricales es el mayor orden de

setas y hongos que incluye maacutes de la mitad de todas las especies conocidas de la

clase Homobasidiomycetes (Hibbett et al 1997 Hibbett y Thorn 2001) Maacutes de

9000 especies y alrededor de 350 geacuteneros se han atribuido a este orden que

contiene 26 familias (Kirk et al 2001) Un consenso de mayor nivel de

clasificacioacuten de los Agaricales ha sido difiacutecil de lograr debido a la competencia de

sistemas que restringen geacuteneros y familias (o incluso orden) de diferentes

maneras (Bas 1998 Juumllich 1981 Kirk et al 2001 Kuumlhner 1980 Singer 1986)

23

La base para la clasificacioacuten de los hongos fue construida por Fries (1874) quien

hizo hincapieacute en las caracteriacutesticas macroscoacutepicas como la textura del tallo la

separacioacuten de los filamentos (laminas) presencia o ausencia de velo y color de las

esporas

Posteriormente dividioacute los hongos Agaricales en varias especies de acuerdo al

color de las esporas depositadas las cuales pueden ser de color blanco rosado

marroacuten puacuterpura ndash marroacuten y negro El sistema macroscoacutepico de Fries que

reconocioacute inicialmente 12 geacuteneros de hongos carnosos que forman los hongos es

taxonoacutemicamente praacutectico Eacuteste fue relativamente invariable hasta que Fayod

(1989) estudioacute la anatomiacutea y las caracteriacutesticas microscoacutepicas de muchos

Agaricales reconociendo 108 geacuteneros (Arora 1986)

Al igual que todas las setas los hongos laminares son faacutebricas de esporas

creados con el uacutenico propoacutesito de fabricar esporas microscoacutepicas para dejarse

llevar por las corrientes de aire y con suerte caer en un lugar adecuado en la

tierra para germinar y comenzar un nuevo organismo Las probabilidades de que

cualquier individuo que tiene esporas de este tipo tenga suerte son tan bajas que

el hongo produce millones de esporas para compensar esto En las laacuteminas se

encuentran numerosas esporas las cuales aumentan considerablemente el

nuacutemero de esporas que el hongo puede producir Ambos lados de cada laacutemina

estaacute cubierta con esporas microscoacutepicas (Kuo 2007) A continuacioacuten se muestra

de manera ilustrativa en la figura 1 las laacuteminas que poseen los hongos Agaricales

en las cuales se da la formacioacuten de las esporas

Figura 1 Hongo Agaricales (Laminar) (Kuo 2007)

24

12 MEDIOS DE CULTIVO

Uno de los sistemas maacutes importantes para la identificacioacuten de microorganismos es

observar su crecimiento en sustancias alimenticias artificiales preparadas en el

laboratorio El material alimenticio en el que crecen los microorganismos es el

medio de cultivo (Garciacutea 1995)

Para que los microorganismos crezcan adecuadamente en un medio de cultivo

artificial eacuteste debe reunir una serie de condiciones como lo son temperatura

grado de humedad y presioacuten asiacute como un grado correcto de acidez o alcalinidad

Un medio de cultivo contiene los nutrientes y factores de crecimiento necesarios

para que el microorganismo se desarrolle correctamente y debe estar exento de

cualquier tipo de microorganismo que pueda generar contaminacioacuten (Garciacutea

1995)

121 Tipos de medios de cultivo

En la actualidad existen diversos tipos de medio de cultivo si se centra en la

composicioacuten eacutestos pueden ser medios sinteacuteticos que contienen fuente de

carbono fuente de nitroacutegeno sales que suplan los iones y demaacutes elementos tales

como estimuladores del crecimiento medios complejos que contienen ingredientes

tales como extracto de levadura peptona infusioacuten de cerebro etc ricos en

nutrientes medios de enriquecimiento siendo estos complejos con aditivos

adicionales para favorecer asiacute al crecimiento y desarrollo de determinados

microorganismos medios selectivos los cuales son disentildeados para favorecer el

crecimiento especiacutefico de un microorganismo determinado o un grupo

microbiano medios diferenciales que proporcionan la distincioacuten microbiana de una

mezcla por sus propiedades diferenciales de crecimiento en dichos medios

medios de mantenimiento siendo disiacutemiles de los de crecimiento oacuteptimo por el

25

crecimiento raacutepido y proliacutefico que deriva en la muerte raacutepida de las ceacutelulas (Garciacutea

1995)

Atendiendo a su estado los medios de cultivo pueden presentarse como medios

sumergidos y medios soacutelidos que contienen agar que gelifica por debajo de 45

degC y cuya concentracioacuten en su uso es de 15 y medios semisoacutelidos que contiene

un agar a una concentracioacuten de 07 (Garciacutea 1995)

121 Medio sumergido

Debido a que cultivar el cuerpo fructiacutefero toma varios meses y se dificulta el control

de calidad del producto final porque se estaacute sujeto a los cambios permanentes del

clima y las plagas se ha empleado la metodologiacutea de medio sumergido la cual es

una alternativa muy prometedora para la produccioacuten eficiente del micelio y de los

metabolitos (Lindequist y Niedermeyer 2005)

Dicha forma es la mejor para producir extraer y purificar metabolitos de un cultivo

de hongo ya que facilita una mayor produccioacuten de biomasa en menor tiempo y

de mayor calidad que el cultivo en medio soacutelido ademaacutes facilita la dispersioacuten y

adaptacioacuten del hongo y reduce los vectores de contaminacioacuten De igual forma un

cultivo de esta iacutendole es la opcioacuten maacutes viable si se quiere escalar procesos

fermentativos en aras de desarrollar mercados como en este caso el de

metabolitos medicinales (Navarro et al 1998)

A su vez el uso de cultivo sumergido puede beneficiar la produccioacuten de muchos

metabolitos secundarios y disminuir los costos de produccioacuten por reducir las

labores que involucran los meacutetodos de etapas soacutelidas (Domiacutenguez y Webb 2003)

Los metabolitos bioactivos de los hongos pueden ser potencialmente producidos a

nivel industrial mediante el uso de la metodologiacutea de cultivo sumergido pero el

26

eacutexito a escala comercial depende del costo comparado con la tecnologiacutea existente

y la ventaja econoacutemica que la industria puede ver usando este meacutetodo El uso de

la tecnologiacutea puede ser facilitada por el aumento en el rendimiento de la

produccioacuten y el desarrollo del sistema (Hwang et al 2004)

El cultivo de hongos sumergidos se caracteriza por un aumento en la viscosidad

del caldo con el tiempo debido a uno o maacutes factores tales como el aumento de la

concentracioacuten de ceacutelulas los cambios de la morfologiacutea del crecimiento o la

produccioacuten de productos extracelulares que alteran el caraacutecter reoloacutegico de la

cultura del liacutequido El aumento en la viscosidad puede ser visto como un fenoacutemeno

indeseable pero inevitable ya que causan dificultades en el suministro de oxiacutegeno

en la eliminacioacuten de dioacutexido de carbono y en posibles problemas de agitacioacuten

(Hwang et al 2004)

13 ALCALOIDES

131 Generalidades

La diversidad estructural y la variedad en la actividad bioloacutegica hacen de los

alcaloides como tambieacuten de los antibioacuteticos los grupos maacutes importantes entre las

sustancias naturales de intereacutes terapeacuteutico (Paris y Hurabielle 1981)

Se han aislado principalmente en plantas superiores y se han encontrado en maacutes

de 100 familias de Faneroacutegamas (aquellas plantas que se reproducen por semillas

producidas en sus inflorescencias) Su actividad bioloacutegica a nivel del sistema

nervioso dio pie a las primeras investigaciones siendo los alcaloides las primeras

sustancias naturales estudiadas (Paris y Hurabielle 1981)

El teacutermino alcaloide propuesto por el farmaceacuteutico W Meissner en 1819 se aplicoacute

a los compuestos de origen vegetal con propiedades alcalinas este caraacutecter

baacutesico es debido a la presencia de nitroacutegeno amiacutenico en su estructura Los

27

alcaloides se pueden considerar como ―Un compuesto orgaacutenico de origen natural

nitrogenado derivados generalmente de aminoaacutecidos maacutes o menos baacutesico de

distribucioacuten restringida con propiedades farmacoloacutegicas importantes a dosis bajas

y que responden a reacciones comunes de precipitacioacuten (Paris y Hurabielle

1981)

132 Propiedades fisicoquiacutemicas

Los alcaloides tienen masas moleculares que variacutean entre 100 y 9000 gmol son

casi siempre incoloros son normalmente soacutelidos a temperatura ambiente a

excepcioacuten de los alcaloides no oxigenados Los alcaloides son poco solubles en

agua gracias a su caraacutecter baacutesico dicho caraacutecter se debe al par de electrones

libres del nitroacutegeno (Paris y Hurabielle 1981)

En la naturaleza se encuentran en forma de sales generalmente En las plantas

se consideraba que eran productos obtenidos durante la extraccioacuten y poco

solubles en disolventes tiacutepicos de extraccioacuten por su polaridad Son solubles en

disolventes orgaacutenicos como cloroformo etanol metanol acetato de etilo eacuteter

benceno En forma de sales son solubles en agua excepto las sales de berberina

(Paris y Hurabielle 1981)

Todos los alcaloides son activos a la luz polarizada Presentan una fluorescencia

caracteriacutestica bajo la luz UV o IR dando lugar a espectros caracteriacutesticos (Paris y

Hurabielle 1981)

133 Reconocimiento de los alcaloides

Las teacutecnicas de reconocimiento son basadas en la capacidad que tienen los

alcaloides en estado de sal (extractos aacutecidos) de combinarse con el yodo y

metales pesados como bismuto mercurio tungsteno formando precipitados se

28

utilizan reactivos generales para detectar alcaloides como reactivo de Wagner

reactivo de Mayer reactivo de Dragendorff reactivo de Hager reactivo de

Bertrand reactivo de Ehrlich y reactivo de Vitali-Morin (Paris y Hurabielle 1981)

134 Clasificacioacuten de los alcaloides

Habitualmente los alcaloides se han clasificado en funcioacuten de su estructura

distinguieacutendose principalmente los compuestos heterociacuteclicos de los no

heterociacuteclicos Actualmente existen varias formas de clasificarlos (Bruneton

1987) entre ellas se pueden distinguir

1341 Alcaloides alifaacuteticos

a Derivados de la ornitina (pirrolidinas tropaacutenicos pirrolizidiacutenicos)

b Derivados de la lisina (piperidinas quinolizidiacutenicos)

1342 Alcaloides de origen diverso

a Alcaloides terpeacutenicos y esteroidales

b Alcaloides diversos (purinas macrociclos etc)

1343 Alcaloides aromaacuteticos

a Derivados del aacutecido nicotiacutenico (piridinas)

b Derivados de la fenilalanina y tirosina (isoquinoleinas)

c Derivados del triptofano (indoacutelicos quinoleinas)

d Derivados de la histidina (imidazoles)

29

Alcaloides derivados del triptofano (Alcaloides Indoacutelicos)

Desde el punto de vista farmacoloacutegico ha habido mucho intereacutes sobre las bases

que contienen el nuacutecleo indoacutelico a raiacutez del descubrimiento de la actividad

alucinoacutegena del LSD asiacute como la actividad sedante de la reserpina aislada del

geacutenero Rauwolfia El auge del estudio fitoquiacutemico ocurrioacute en la deacutecada de los 60 y

se dirigiacutea principalmente a la familia Apocynaceae (Mercano y Hasegawa 1991)

Existen unos 800 alcaloides de este tipo distribuidos principalmente en la familia

Apocynaceae (geacuteneros Rauwolfia Aspidos-perma Strychnos y Vinca) menos

frecuentes en hongos y familias como Leguminoseae Malphigiaceae Rubiaceae y

Rutaceae donde los alcaloides presentan el grupo indoacutelico sencillo (Mercano y

Hasegawa 1991)

El triptofano es el precursor de estos alcaloides los cuales se clasifican en

triptaminas y en no triptaminas las triptaminas a su vez se subdividen en b-

carbolinas y en indoleninas y pueden ser triptaminas simples o triptaminas

complejas y estas pueden ser isopreacutenicas o no isopreacutenicas (Mercano y Hasegawa

1991) La figura 2 muestra la estructura quiacutemica del triptofano triptamina y sus

divisiones

Figura 2 Alcaloides derivados del Triptofano (Mercano y Hasegawa 1991)

30

Triptaminas simples

Las triptaminas simples juegan un importante papel en la cultura indiacutegena de

Ameacuterica por sus efectos alucinoacutegenos y extaacuteticos en sus ceremonias maacutegico

religiosas (Furst 1994) Se han encontrado en hongos alucinoacutegenos de

Mesoameacuterica del geacutenero Psilocybe Stropharia y Conocybe (―teonacatl o ―carne

de los dioses) usados por los indios Aztecas en sus ceremonias religiosas desde

hace maacutes de 1700 antildeos Se han encontrado en estos hongos los alcaloides

alucinoacutegenos la Psilocina y la Psilocibina que al ingerirlos produce diferentes

sensaciones auditivas y visuales relajacioacuten muscular depresiones y euforias

alternadas (Mercano y Hasegawa 1991)

La serotonina que juega un importante papel en la actividad neuronal se

encuentra tambieacuten en vegetales Se ha aislado en el pericarpio del banano el cual

seco cuando es fumado actuacutea como un alucinoacutegeno ligero (Seigler 1981)

De las glaacutendulas paroacutetidas del sapo comuacuten Bufo vulgaris se aiacutesla la bufotenina

derivado N-dimetilado de la serotonina que tambieacuten es el principio activo del Yopoacute

polvo de las semillas de Anadenanthera peregrina (Piptadenia peregrina)

Leguminoseae y especies del geacutenero Virola (Myristicaceae) que contiene tambieacuten

triptaminas son mezclados con cenizas e inhalados por medio de tubos de bambuacute

por los indiacutegenas del Orinoco en ceremonias maacutegico religiosas produciendo

alucinacioacuten e incoordinacioacuten motriz (Seigler 1981)

En la figura 3 se observan las estructuras de aquellos compuestos que estaacuten

clasificados como triptaminas simples

31

Figura 3 Triptaminas simples (Seigler 1981)

13 PSILOCIBINA Y PSILOCINA

La Psilocibina y la Psilocina son bioloacutegicamente sintetizadas en los hongos

pertenecientes a los geacuteneros de Psilocybe (Bigwood y Beug 1982 Wurst et al

1984)

La Psilocibina y la Psilocina se han identificado en todo el mundo en una variedad

de setas que son llamados hongos maacutegicos La ingestioacuten de pequentildeas

cantidades de alucinoacutegenos provoca el eacutextasis La actividad alucinoacutegena de la

Psilocibina es relativamente maacutes baja que la de la Psilocina Sin embargo la

Psilocibina se convierte faacutecilmente en Psilocina (componente activo principal) en

los sistemas bioloacutegicos Asiacute el desarrollo de un meacutetodo de determinacioacuten de la

Psilocibina es importante lo misma que la de la Psilocina (Kimie et al 2005)

La hidroacutelisis de la Psilocibina se consigue saturando con anhiacutedido carboacutenico una

solucioacuten acuosa de Psilocibina (para eliminar el oxiacutegeno del aire y calentaacutendola)

obteniendo asiacute una moleacutecula de 4hidroxi-dimetiltriptamina y una moleacutecula de aacutecido

fosfoacuterico (Mandrile et al 1984)

Como todos los faacutermacos derivados del indol estas sustancias han despertado

intereacutes porque se sospechoacute la posibilidad de que algunas de ellas se formen en el

32

organismo y que en ciertas psicosis especialmente en la esquizofrenia se

produzcan elevados niveles sanguiacuteneos que ocasionan algunos de los siacutentomas

(Mandrile et al 1984)

La figura 4 muestra la estructura quiacutemica de alcaloides como la Psilocibina y

Psilocina

Figura 4 Psilocibina y Psilocina (Mandrile et al 1984)

131 Antecedentes acerca de la obtencioacuten de Psilocibina y Psilocina

Una gran variedad de meacutetodos cromatograacuteficos para la determinacioacuten de

Psilocibina y Psilocina presentes en las incautaciones de hongos se han

publicado La cromatografiacutea de capa fina es utilizada debido a que eacutesta es muy

apropiada para la deteccioacuten de sustancias derivadas del triptofano (Brown et al

1972 Tanimukai 1967 Beug y Bigwood 1981) Aun asiacute meacutetodos que involucran

tanto la cromatografiacutea de alta eficiencia (HPLC) como la deteccioacuten fotomeacutetrica de

UV (Beug y Bigwood 1981 Wurst et al 1984 Borner y Brenneisen 1987 Perkal

et al 1980 Vanhaelen-Faestreacute y Vanhaelen 1984 Thomson 1980 White 1979

Sottolano y Lurie 1983) fueron establecidas y optimizadas para la cuantificacioacuten

de Psilocibina

Durante los uacuteltimos antildeos se han venido utilizando diferentes tipos de columna y

fase moacutevil con el fin de obtener la mayor cantidad posible de la sustancia de

intereacutes (Psilocibina)

33

En el antildeo 1981 en el instituto farmaceacuteutico de la Universidad de Oslo realizaron

una investigacioacuten con una columna de siacutelice con una fase moacutevil de metanol-nitrato

de amonio en donde no soacutelo se logroacute obtener Psilocibina y Psilocina sino tambieacuten

un nuevo producto conocido como beocistiacuten Se logroacute un porcentaje de separacioacuten

maacutexima de 75 ww (Christiansen et al 1981)

Asimismo en el antildeo 1984 en el instituto de microbiologiacutea de Amsterdam se

realizoacute un estudio con una columna C18 de siacutelice y una fase moacutevil de agua-etanol-

aacutecido aceacutetico de forma isocraacutetica en donde se obtuvo un porcentaje 025-115

y 002-016 de Psilocibina y Psilocina respectivamente en el hongo (Wurst

1984)

De igual manera en el antildeo 2003 en el instituto de ciencia policiaca en Japoacuten se

ejecutoacute la cromatografiacutea de alta eficiencia utilizando una columna C18 con una

fase moacutevil de aacutecido foacutermico de forma isocraacutetica y un detector de 220 nm un rango

de porcentaje de Psilocibina 014-042 wv en la capa mientras un 009-03

wv en el tallo (Tsujikawa et al 2003)

34

2 MATERIALES Y MEacuteTODOS

21 LOCALIZACIOacuteN

Las fermentaciones la medicioacuten del crecimiento micelial y la cuantificacioacuten del

consumo del sustrato y de proteiacutena se llevaron a cabo en el laboratorio de

Biotecnologiacutea de la Universidad EAFIT mientras que los anaacutelisis de cromatografiacutea

liacutequida de alta eficiencia (HPLC) se realizaron en el laboratorio de Quiacutemica

Instrumental de dicha Universidad

22 MICROORGANISMO DE ESTUDIO

La cepa del hongo Psilocybe cubensis (EAH01) con la cual se trabajoacute fue donada

por Joseacute Rodrigo Moreno Ingeniero del laboratorio de la Universidad Catoacutelica de

Oriente (UCO) La EAH01 permanece auacuten en el laboratorio de Biotecnologiacutea de la

Universidad EAFIT

Dicha cepa se cultivoacute en una caja Petri que conteniacutea Agar Extracto de Malta

(MEA) y se incuboacute a 30ordmC en una incubadora digital del laboratorio de

Biotecnologiacutea de la Universidad EAFIT La figura 5 representa una cepa de P

cubensis cultivada en medio soacutelido MEA

Figura 5 Psilocybe cubensis (EAH01) cultivada en medio soacutelido Agar Malta

35

23 COMPONENTES DEL MEDIO DE CULTIVO (FANG-ZHONG)

El medio sumergido utilizado para llevar a cabo las diferentes fermentaciones de

P cubensis fue el descrito por Fang-Zhong (2002) La tabla 1 muestra los

componentes de dicho medio y la concentracioacuten de cada uno de ellos Se destaca

que las fuentes de carbono utilizadas fueron glucosa y sacarosa usaacutendolas cada

una por separado para cada experimento y haciendo variaciones de

concentraciones de las mismas para los distintos ensayos

Tabla 1 Composicioacuten del medio de cultivo sumergido para evaluar el crecimiento micelial del P cubensis

Componentes Cantidad (gL)

Fuente de Carbono 30 ndash 50 - 70

Peptona 5

Extracto de levadura 5

KH2PO4 1

MgSO47H2O 05

Vitamina B1 005

24 PREPARACIOacuteN DE LOS DIFERENTES PREINOacuteCULOS DE P cubensis

EMPLEADOS PARA LAS FERMENTACIONES SUMERGIDAS

Con el propoacutesito de llevar a cabo cada uno de los ensayos fue necesario realizar

la preparacioacuten de un preinoacuteculo eacutesto con el fin de realizar un proceso de

adaptacioacuten del P cubensis al medio favoreciendo la disminucioacuten en cuanto a

tiempo (preferiblemente la eliminacioacuten de la aparicioacuten de un fase de latencia una

vez comenzada la fermentacioacuten)

La preparacioacuten de cada uno de los preinoacuteculos se realizoacute en 6 erlenmeyers de

1000 mL con 200 mL de medio cada uno los cuales fueron esterilizados a 120degC

por 15 minutos e inoculados con 4 discos de 5 mm aproximadamente de P

36

cubensis provenientes de la cepa previamente activada en Agar Malta durante 6

diacuteas Los erlenmeyers se llevaron a un agitador orbital por 6 diacuteas a 30ordmC y 100

rpm

25 PREPARACIOacuteN DE LOS MEDIOS DE CULTIVO Y LOS INOacuteCULOS DE P

cubensis UTILIZADOS PARA LAS FERMENTACIONES SUMERGIDAS

Una vez realizado el preinoacuteculo se procedioacute a preparar los medios de cultivo

utilizados para realizar los distintos experimentos de la siguiente manera se

prepararon medios que diferiacutean en la fuente de carbono (glucosa o sacarosa) y en

la concentracioacuten de la misma (30 gL 50 gL y 70 gL) teniendo asiacute un total de

seis fermentaciones Las demaacutes cantidades de los componentes del medio de

Fang-Zhong fueron las mismas que las usadas en el preinoacuteculo descritas en la

Tabla 1

En primer lugar se llevaron a cabo las tres fermentaciones de glucosa

preparando un total de 90 erlenmeyers (30 por cada concentracioacuten de azuacutecar por

duplicado) cada uno de los frascos conteniacutea 50 mL del medio en erlenmeyers de

250 mL e inoculados con 01 g de peso huacutemedo del preinoacuteculo aproximadamente

Los 90 frascos se llevaron durante 14 diacuteas a un agitador orbital a 100 rpm con una

temperatura de 30 degC

Posteriormente se llevaron a cabo las tres fermentaciones de sacarosa siguiendo

el mismo proceso descrito anteriormente para la glucosa

Una vez terminadas las fermentaciones de glucosa y sacarosa y realizados todos

los anaacutelisis correspondientes (generacioacuten de biomasa consumo de sustrato

consumo de proteiacutena y evaluacioacuten de la presencia de Psilocibina por medio de

cromatografiacutea liacutequida de alta eficiencia (HPLC)) se procedioacute a elegir la fuente de

carbono y concentracioacuten que mejores resultados arrojoacute tanto para la generacioacuten

37

de biomasa como para la produccioacuten del alcaloide con el fin de evaluarla

nuevamente adicionaacutendole un precursor (FA)

Para finalizar se procedioacute a preparar los medios con la fuente de carbono y la

concentracioacuten de la misma que arrojoacute mejores resultados es decir los ensayos

realizados con una concentracioacuten de 50 gL de glucosa adicionaacutendole al medio

FA a diferentes concentraciones correspondiente a valores de 05 gL 10 gL y

15 gL las demaacutes cantidades de los componentes remanentes del medio fueron

las mismas que las descritas anteriormente en la tabla 1

26 CUANTIFICACIOacuteN DEL CRECIMIENTO DE BIOMASA MEDIANTE LOS

MEacuteTODOS DE PESO HUacuteMEDO Y PESO SECO PARA CULTIVO

SUMERGIDO DE P cubensis

La cuantificacioacuten de biomasa para cada uno de los tratamientos se realizoacute usando

la metodologiacutea de peso huacutemedo y peso seco Para la cuantificacioacuten de biomasa

mediante el meacutetodo de peso huacutemedo se tomaron dos muestras provenientes de

cada erlenmeyer cada 24 horas las cuales fueron filtradas y pesadas con el fin de

obtener el valor de peso huacutemedo para cada tratamiento del P cubensis

Posteriormente la biomasa retenida en el papel filtro fue llevada a un secador que

se encontraba a una temperatura de 50ordmC durante 24 horas transcurrido el

tiempo la biomasa seca fue pesada con el fin de obtener datos de peso seco

Durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten se obtuvieron datos de peso huacutemedo y

peso seco por duplicado para cada una de las fermentaciones

27 AJUSTE DE LA CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO DE P cubensis AL

MODELO CINEacuteTICO LOGIacuteSTICO

Una vez realizada la recoleccioacuten de muestras para cada uno de los ensayos y su

posterior anaacutelisis se decidioacute modelar dichos datos mediante el modelo logiacutestico

38

(ecuacioacuten 1) el cual permite obtener variables cineacuteticas tales como la cantidad de

biomasa inicial (Xo) y la velocidad maacutexima de crecimiento (micromaacutex) para cada uno de

los tratamientos

Se decidioacute emplear el modelo logiacutestico ya que eacuteste muestra resultados maacutes reales

cuando se cultivan hongos debido a que su morfologiacutea es muy diferente a otros

microorganismos (pellets) dificultando la transferencia de masa (Bailey et al

1986)

Una vez linealizada la ecuacioacuten que describe dicho modelos se llega a la siguiente

expresioacuten

Ecuacioacuten 1 Ecuacioacuten linealizada del modelo logiacutestico

Posterior a la linealizacioacuten de la ecuacioacuten se procedioacute a graficar Ln ((XmaacutexX)-1)

vs tiempo con el fin de obtener como pendiente la velocidad maacutexima de

crecimiento (micromaacutex) y como intercepto el Ln ((XmaacutexXo)-1) el cual permitioacute la

obtencioacuten de la concentracioacuten inicial de biomasa

Obtenieacutendose asiacute los paraacutemetros cineacuteticos para cada ensayo correspondientes a

micromax y Xo

Se debe definir la concentracioacuten maacutexima de biomasa (Xmaacutex) para poder hallar los

paraacutemetros cineacuteticos mediante dicho modelo cabe aclarar que dicho valor se toma

de los resultados de biomasa adquiridos para cada uno de los ensayos mediante

la metodologiacutea de peso seco este valor variacutea para cada fermentacioacuten

Una vez ajustados los datos de cada tratamiento al modelo logiacutestico se procedioacute a

calcular de manera teoacuterica los valores de X (biomasa) que variacutea con el tiempo

39

teniendo en cuenta los paraacutemetros cineacuteticos arrojados mediante el modelo

logiacutestico utilizando la siguiente ecuacioacuten

Ecuacioacuten 2 Valores teoacutericos de biomasa en el tiempo

Estos valores de X teoacutericos obtenidos mediante la foacutermula anterior se grafican con

respecto a los valores de X obtenidos de manera experimental con el fin de

observar el ajuste del modelo logiacutestico a cada uno de los datos experimentales

28 EVALUACIOacuteN DEL CONSUMO DE SUSTRATO Y DEL CONSUMO DE

PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO

SUMERGIDO

Con el fin de evaluar el consumo de sustrato y proteiacutena por parte del P cubensis

durante las fermentaciones que conteniacutean glucosa en el medio se recolectaron

muestras cada 24 horas del liacutequido obtenido despueacutes de realizada la filtracioacuten de

la muestra que se utilizoacute para efectos de caacutelculo de peso seo dicho liacutequido

denominado sobrenadante fue almacenado a -4 degC Finalizadas cada una de las

fermentaciones se procedioacute a realizar el protocolo para evaluar el consumo de

sustrato para cada medio (Miller 1959) mediante el meacutetodo de DNS (Aacutecido

Dinitrosaliciacutelico) (Anexo 13) y el consumo de proteiacutenas mediante el meacutetodo de

LOWRY para cada fermentacioacuten (Anexo 15)

Para llevar a cabo la cuantificacioacuten de sustrato y proteiacutena en los distintos ensayos

fue necesario realizar las curvas de calibracioacuten correspondientes dichas curvas

con sus respectivos valores de concentracioacuten se muestran en los anexos 14 y 16

40

29 MEacuteTODO CUALITATIVO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE

ALCALOIDES (PSILOCIBINA) MEDIANTE EL USO DEL REACTIVO DE

DRAGENDORFF

Como se mencionoacute anteriormente el reactivo de Dragendorff es usado para

determinar de manera cualitativa la ausencia o presencia de alcaloides en una

muestra determinada Para llevar a cabo dicha prueba se recolectaron muestras

de la biomasa seca correspondientes a los diacuteas 12 13 y 14 de cada fermentacioacuten

las cuales fueron almacenadas a -4degC

Para determinar la presencia de Psilocibina se realizoacute el proceso descrito seguacuten

Musshoff et al (2000) el cual consistioacute en macerar cada una de las muestras de

biomasa hasta obtener un polvo fino luego se pesaron 10 mg de dicho polvo y a

esta cantidad se le agregoacute 1 mL de metanol Posteriormente una pequentildea

cantidad de esta mezcla se esparcioacute en un papel filtro en donde se le adicionoacute una

gota del reactivo de Dragendorff

Una vez realizada la prueba se dice que la muestra contiene presencia de

alcaloides si eacutesta presenta una coloracioacuten rojizo-amarilla

210 MEacuteTODO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE PSILOCIBINA

MEDIANTE CROMATOGRAFIacuteA LIacuteQUIDA DE ALTA EFICIENCIA (HPLC)

Una vez evaluada la presencia del alcaloide mediante el reactivo de Dragendorff

se procedioacute a determinar mediante el uso de cromatografiacutea liacutequida de alta

eficiencia (HPLC) la presencia de los alcaloides en la mezcla con sus respectivos

tiempos de retencioacuten para llevar a cabo la extraccioacuten de la Psilocibina se siguioacute el

meacutetodo descrito por Musshoff et al (2000) Para ello la muestra de biomasa

seca fue macera en un mortero hasta convertirla en un polvo fino Diez miligramos

41

de la muestra en polvo se extrajeron dos veces con 1 mL de metanol en un bantildeo

de ultrasonido durante 30 minutos Posterior a eacutesto se centrifugaron las muestras

a 3000 rpm durante 2 minutos el sobrenadante se depositoacute en un vial

independiente

El sobrenadante fue evaporado hasta sequedad bajo una corriente de nitroacutegeno

gaseoso Una parte de los residuos se disolvioacute en 200 microL de la fase moacutevil que

contiene HCOONH4 con una concentracioacuten 10 microM y un pH de 35

El equipo utilizado para realizar todos los anaacutelisis correspondientes a HPLC

cuenta con las siguientes caracteriacutesticas equipo Agient Technologies que consta

de una columna C18 de 46 mm 250 mm 5 mm con una fase moacutevil de

HCOONH4 con un flujo de 1 mLminuto un detector UV de 214 nm y una inyeccioacuten

de 20 μL y una temperatura de 25degC El experimento se corrioacute de modo isocraacutetico

con una fase moacutevil de agua 70 y HCOONH4 de 30

211 DETERMINACIOacuteN CUALITATIVA DE LA RESOLUCIOacuteN DEL

ALCALOIDE DE INTEREacuteS PARA LOS DIFERENTES ENSAYOS

Con el fin de determinar de manera cualitativa cuaacutel de los cromatogramas

arrojados mediante la teacutecnica de HPLC presentoacute mejor resolucioacuten del alcaloide

fue necesario realizar un supuesto acerca del tiempo de retencioacuten de la Psilocibina

durante la cromatografiacutea puesto que a pesar de haber contado con un

cromatograma (Tsujikawa et al 2003) (Anexo 18) y haber trabajado en las

mismas condiciones de eacuteste no se utilizoacute la misma fase moacutevil lo que puedo

generar variaciones en dicho tiempo Se asumioacute que el tiempo de retencioacuten varioacute

entre 62 y 72 minutos es decir entre este tiempo se encontroacute el pico de intereacutes

de la investigacioacuten

42

La eleccioacuten del criterio de pureza del compuesto de intereacutes se realizoacute observando

cuaacutel de los picos obtenidos muestra menor ruido es decir que a su alrededor no

tenga presencia de otros compuestos (Anexos 19 20 y 21)

212 DETERMINACIOacuteN PORCENTUAL DE COMPUESTOS PARA LOS

DIFERENTES ENSAYOS

La cuantificacioacuten de los compuestos se hizo mediante un porcentaje de aacuterea bajo

la curva debido a que no se contoacute con un estaacutendar interno

Para realizar dicho porcentaje se obtuvo la totalidad de las aacutereas presentes en el

perfil cromatograacutefico obtenido para las muestras de los diacuteas 12 13 y 14 de cada

fermentacioacuten y el porcentaje del aacuterea del metabolito de intereacutes la cual oscilaba

entre un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

En el momento de analizar los cromatogramas y de elegir el medio que mejor

resultados arrojoacute en cuanto a la produccioacuten de alcaloide se observoacute la resolucioacuten

del metabolito en cada una de las fermentaciones

213 CULTIVO SUMERGIDO DE P cubensis EN PRESENCIA DE FA

Despueacutes de haber elegido la fuente de carbono (glucosa) y su respectiva

concentracioacuten (50 gL) que mejores resultados arrojaron durante la investigacioacuten

se realizaron nuevamente fermentaciones del P cubensis en medio sumergido

(Fang-Zhong) donde la diferencia de estos medios con respecto a los

anteriormente utilizados radicoacute en la presencia de FA aminoaacutecido

Para dichas fermentaciones se contoacute con tres concentraciones diferentes de FA

(05 gL 1 gL 15 gL) realizadas por duplicado adicionalmente se montoacute

43

simultaacuteneamente con dichos ensayos las muestras correspondientes a los uacuteltimos

tres diacuteas de fermentacioacuten sin FA en el medio para efectos de comparacioacuten y asiacute

poder llevar a cabo un anaacutelisis estadiacutestico apropiado

Los datos obtenidos fueron analizados por medio de una ANOVA con el fin de

observar si existiacutean o no diferencias significativas en cuanto al crecimiento micelial

(concentracioacuten de biomasa) del P cubensis y asiacute poder determinar el medio que

mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten

214 DISENtildeO DE EXPERIMENTOS Y ANAacuteLISIS ESTADIacuteSTICO

El disentildeo estadiacutestico utilizado para realizar los anaacutelisis correspondientes a las

diferentes fermentaciones es un disentildeo factorial 23 Este estudio se basoacute en dos

factores que fueron las dos fuentes de carbono (glucosa y sacarosa) a su vez se

apoyoacute en tres niveles que fueron la variacioacuten en la concentracioacuten de las mismas

(30 gL 50 gL y 70 gL) De igual manera se fundamentoacute en dos variables de

respuesta el crecimiento micelial de P cubensis y el porcentaje de Psilocibina

presente en el microorganismo

Por medio del Software Statgraphics plus 51 se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico

basado en una ANOVA factorial Con ello se pretendioacute comparar estadiacutesticamente

los resultados de crecimiento micelial de biomasa (concentracioacuten) y produccioacuten de

Psilocibina para cada uno de los medios durante los 14 diacuteas de fermentacioacuten y en

especial en los uacuteltimos tres diacuteas de la misma puesto que durante este periacuteodo fue

evaluada la presencia del alcaloide

Es necesario hacer hincapieacute que para realizar dicha estadiacutestica fue necesario

ejecutar un estudio de normalidad el cual se comproboacute utilizando la graacutefica de

probabilidad normal a su vez se requirioacute un anaacutelisis de igualdad de varianza por

medio de una graacutefica de residuos Vs previsto con el fin de ver visualmente la

44

hipoacutetesis de la homocedasticidad todo ello con el fin de garantizar que la

investigacioacuten se comportoacute de forma normal Adicionalmente se contoacute con una

hipoacutetesis nula (Ho) y una Hipoacutetesis alterna (Ha) las cuales permitieron realizar las

conclusiones respectivas A continuacioacuten se enunciaraacuten cada una de eacutestas y los

paraacutemetros necesarios para dicho estudio

Ho Todas las medias son iguales es decir no existen diferencias

significativas entre los datos analizados

Ha Alguna de las medias es diferente lo que quiere decir que siacute existen

diferencias significativas

Paraacutemetro

Pvalor gt 005 Se acepta Ho

Pvalor le 005 Se rechaza Ho

45

3 RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

31 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P cubensis EN CULTIVO

SUMERGIDO (FANG-ZHONG) UTILIZANDO DIFERENTES FUENTES DE

CARBONO

Con el propoacutesito de evaluar el crecimiento micelial del P cubensis en medio

sumergido durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten se recurrioacute al uso de

metodologiacuteas conocidas como peso huacutemedo y peso seco en dicho trabajo soacutelo se

exponen los datos arrojados por el meacutetodo de peso seco

A continuacioacuten se presentan cada una de las fermentaciones de acuerdo al tipo de

sustrato empleado en las mismas los respectivos valores de peso seco obtenidos

y los anaacutelisis pertinentes para cada uno de los casos

311 Crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de glucosa

Inicialmente se evaluaron tres concentraciones de glucosa en el cultivo de P

cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) correspondientes a 30 gL 50 gL y

70 gL siendo en este caso la glucosa la principal fuente de carbono del P

cubensis

A continuacioacuten se muestran los valores de peso seco obtenidos para cada una de

las concentraciones de glucosa utilizadas durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten

46

0

01

02

03

04

05

06

07

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

ma

sa (g

L)

Tiempo (diacuteas)30gL 50gL 70gL

Graacutefico 1 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando tres diferentes concentraciones de

glucosa como fuente de carbono (Peso seco)

Del graacutefico 1 se puede observar que no hubo evidencia de fase de latencia para

ninguno de los ensayos posteriormente se aprecia que el crecimiento de biomasa

aumentoacute con el tiempo para las diferentes concentraciones de glucosa empleadas

Analizando las fermentaciones que conteniacutean 50 gL y 70 gL de glucosa se

puede afirmar que ambas presentan un comportamiento similar mostrando una

fase exponencial hasta el diacutea 11 y una fase estacionaria hasta el diacutea 14 de la

fermentacioacuten mientras que la fermentacioacuten que conteniacutea 30 gL de glucosa no

presentoacute fase estacionaria la fermentacioacuten durante los 14 diacuteas se encontraba en

fase exponencial a pesar de que entre los diacuteas 8 y 11 el crecimiento de P

cubensis se mantuvo constante

Asimismo se puede observar que el crecimiento maacutes bajo en cuanto a

concentracioacuten de biomasa se generoacute en la concentracioacuten de 30 gL siendo eacuteste

de 048 gL mientras que en las concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa

los crecimientos maacuteximos fueron muy similares 055 gL y 062 gL

respectivamente

47

Lo dicho anteriormente se ratifica una vez analizados los resultados obtenidos

estadiacutesticamente donde se obtuvo un P-valor igual a cero indicando que existen

diferencias significativas en cuanto al crecimiento micelial de biomasa

(concentracioacuten de biomasa durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten) El graacutefico 2

ilustra la presencia de dos grupos homogeacuteneos lo que indica que las

concentraciones de 50 gL y 70 gL no tienen diferencias significativas del

crecimiento micelial entre cada una de ellas mientras que la concentracioacuten de 30

gL siacute presenta dichas diferencias significativas con respecto a las dos

concentraciones anteriores (Anexo 1)

Con todo eacutesto se expone que la concentracioacuten de glucosa de 50 gL es la que se

eligioacute debido a que es maacutes econoacutemico utilizar 50 gL de glucosa que 70 gL

Tratamientos con diferentes concentraciones de glucosa

Media 30 gL glucosa (a) 022

Media 50 gL glucosa (b) 032

Media 70 gL glucosa (b) 034

a

bb

0

005

01

015

02

025

03

035

04

045

Co

nce

ntr

acioacute

n b

iom

asa

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 2 Crecimiento micelial de P cubensis en cultivo sumergido bajo tres concentraciones de glucosa

48

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute glucosa

como fuente de carbono

Una vez realizada la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

(Fang-Zhong) usando diferentes concentraciones de glucosa se procedioacute a

ajustar los datos obtenidos al modelo logiacutestico Los crecimientos maacuteximos de

biomasa obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco para cada uno de los

ensayos fueron 048 gL 065 gL y 062 gL para concentraciones de 30 gL 50

gL y 70 gL de glucosa respectivamente La tabla 2 muestra los paraacutemetros

cineacuteticos obtenidos mediante el modelo para cada una de las concentraciones

Tabla 2 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando glucosa como fuente

de carbono

30gL 50gL 70gL

microx (diacutea-sup1) 016 microx (diacutea-sup1) 017 microx (diacutea-sup1) 015

micromax (diacutea-sup1) 027 micromax (diacutea-sup1) 035 micromax (diacutea-sup1) 034

X0 (gL) 005 X0 (gL) 008 X0 (gL) 008

R2 096 R2

092 R2 085

De la tabla 2 se puede observar que la concentracioacuten inicial de biomasa (Xo)

estuvo muy cercana para cada una de las concentraciones de glucosa utilizadas

Para 30 gL de glucosa la velocidad maacutexima de crecimiento (micromax) fue mucho

menor que la obtenida para 50 gL y 70 gL eacutesto pudo ser debido a que fue el

medio que menor cantidad de glucosa conteniacutea mientras que para las otras dos

concentraciones de glucosa la velocidad maacutexima de crecimiento fue similar

Al comparar las velocidades maacuteximas de las tres concentraciones de glucosa

utilizadas se evidencia que la fermentacioacuten que conteniacutea 50 gL presentoacute una

micromaacutex mayor correspondiente a 035 diacutea-1 esto sugiere que a mayores

concentracioacuten de glucosa (70 gL) puede ocurrir una inhibicioacuten por sustrato otro

49

criterio que afirma que dicha concentracioacuten fue la que mejores resultados arrojoacute de

las tres concentraciones de glucosa utilizadas para el crecimiento del P cubensis

en el medio de Fang-Zhong Ademaacutes se observa que este experimento fue el que

mayor velocidad especiacutefica de crecimiento presento siendo esta de 017 diacutea-1

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos utilizando la ecuacioacuten

descrita anteriormente en la metodologiacutea con el propoacutesito de observar que tanto

se ajustaron los valores de biomasa hallados experimentalmente con los valores

de biomasa teoacutericos arrojados por el modelo logiacutestico El graacutefico 3 muestra los

valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales con respecto al

tiempo

0

01

02

03

04

05

06

07

0 2 4 6 8 10 12 14

Biom

asa

(gL

)

Tiempo (diacutea)

X exp (30 gL) X exp (50 gL) X exp (70 gL)

X teoacuterico (30 gL) X teoacuterico (50 gL) X teoacuterico (70 gL)

Graacutefico 3 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico

graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes concentraciones de glucosa

Al observar el graacutefico 3 se puede notar que para los ensayos de 50 gL y 70 gL

de glucosa los valores de biomasa teoacutericos se encuentran un poco desfasados de

los valores de biomasa hallados de manera experimental mientras que para el

ensayo que conteniacutea 30 gL de glucosa se observa un buen ajuste de los datos

50

obtenidos experimentalmente al modelo logiacutestico La tabla 2 reitera lo dicho

anteriormente al exponer los valores de R2 los cuales explican la relacioacuten que

tienen los datos teoacutericos con los experimentales

312 Crecimiento micelial del P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de sacarosa

Una vez evaluado el crecimiento de biomasa usando glucosa como fuente de

carbono se procedioacute a evaluar el efecto que teniacutea el cambio de la fuente de

carbono por sacarosa en el crecimiento micelial del P cubensis en medio

sumergido

El graacutefico 4 muestra de manera ilustrativa como fue el crecimiento micelial del P

cubensis para cada una de las concentraciones de sacarosa utilizadas durante los

14 diacuteas mediante el meacutetodo de peso seco

0

01

02

03

04

05

06

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Biom

asa (

gL)

Tiempo (diacuteas)

30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 4 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando diferentes concentraciones de sacarosa

como fuente de carbono (Peso seco)

51

En el graacutefico 4 se puede observar que tanto para una concentracioacuten de 30 gL

como para 70 gL de sacarosa el hongo llega a su fase estacionaria cerca del

quinto diacutea de la fermentacioacuten mientras que para una concentracioacuten de 50 gL se

observa un comportamiento diferente puesto que el microorganismo tiene un

crecimiento exponencial hasta el diacutea 5 en donde entra a una etapa de transicioacuten o

estacionaria durante 3 diacuteas aproximadamente luego de la cual inicia nuevamente

su crecimiento de forma exponencial hasta llegar al diacutea 11 en donde siacute empieza

su fase estacionaria

Al igual que en las tres fermentaciones que conteniacutean glucosa en estas

fermentaciones de sacarosa se observa mediante el graacutefico anterior que no hubo

presencia de fase de latencia

El crecimiento maacuteximo de biomasa en cuanto a concentracioacuten lo presentoacute aquella

fermentacioacuten que conteniacutea 70 gL de sacarosa el cual fue de 057 gL seguida de

la de 50 gL con un crecimiento maacuteximo de biomasa de 045 gL y posteriormente

la concentracioacuten de 30 gL obtuvo un crecimiento maacuteximo de 026 gL

De acuerdo al anaacutelisis estadiacutestico que se realizoacute para cada una de las

fermentaciones se dedujo que las diferencias en cuanto al crecimiento micelial de

biomasa con respecto a la concentracioacuten de la misma son significativas entre

cada una de las fermentaciones es decir fue diferente la concentracioacuten de

biomasa obtenida cuando se trabajoacute con cada una de distintas concentraciones de

sacarosa Lo dicho anteriormente se muestra a traveacutes del graacutefico 5 (Anexo 2)

52

Tratamientos con diferentes concentraciones de sacarosa

Media 30 gL sacarosa (a) 02

Media 50 gL sacarosa (b) 032

Media 70 gL sacarosa (c) 043

a

b

c

0

02

04

Co

nce

ntr

acioacute

n b

iom

asa

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 5 Crecimiento micelial para tres diferentes concentraciones de sacarosa

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute sacarosa

como fuente de carbono

Una vez realizadas las cineacuteticas de crecimiento del P cubensis para cada

concentracioacuten de sacarosa empleada se procedioacute a ajustar los datos obtenidos al

modelo logiacutestico cabe recalcar que es necesario establecer los crecimientos

maacuteximos de biomasa obtenidos para cada uno de los ensayos los cuales fueron

026 gL 045 gL y 057 gL para concentraciones de 30 gL 50 gL y 70 gL de

sacarosa respectivamente

Una vez aplicado el modelo logiacutestico para cada tratamiento se obtuvieron valores

de velocidad maacutexima de crecimiento y biomasa inicial para cada concentracioacuten de

sacarosa utilizada en el medio los cuales se muestran en la tabla 3

53

Tabla 3 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando sacarosa como

fuente de carbono

30gL 50gL 70gL

microx (diacutea-sup1) 030 microx (diacutea-sup1) 014 microx (diacutea-sup1) 041

micromax (diacutea-sup1) 037 micromax (diacutea-sup1) 042 micromax (diacutea-sup1) 067

X0 (gL) 01 X0(gL) 01 X0 (gL) 011

R2 061 R2 089 R2 095

De la tabla 3 se ratifica que se utilizoacute una concentracioacuten inicial de biomasa igual

para cada una de las fermentaciones aproximadamente 01 gL ademaacutes se

observa un aumento en la velocidad maacutexima de crecimiento con respecto a la

cantidad de sacarosa empleada es decir que el hecho de haber aumentado la

concentracioacuten de sacarosa en el medio favorecioacute el aumento en la velocidad

maacutexima de crecimiento del P cubensis siendo eacutesta mayor cuando se trabajoacute a una

concentracioacuten de 70 gL de sacarosa De igual manera se aprecia que el

tratamiento que conteniacutea 70 gL de sacarosa presentoacute una velocidad especiacutefica de

crecimiento mayor que los demaacutes siendo eacutesta de 041 diacutea-1

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos el graacutefico 6 ilustra los

valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales graficados con

respecto al tiempo

54

0

01

02

03

04

05

06

0 2 4 6 8 10 12 14

Bio

mas

a (g

L)

Tiempo (Diacutea)

X exp (30 gL) X exp (50 gL) X exp (70 gL)

X teoacuterico (30 gL) X teoacuterico (50 gL) X teoacuterico (70 gL)

Graacutefico 6 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes

concentraciones de sacarosa

Del graacutefico 6 se puede observar como los valores de biomasa experimentales se

ajustaron a los valores de biomasa teoacutericos arrojados por el modelo logiacutestico lo

que quiere decir la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

cuando se utilizoacute 70 gL se ajustoacute correctamente al modelo logiacutestico lo que se

corrobora en la tabla 2 gracias al valor obtenido para el R2 que indica la relacioacuten

de los datos teoacutericos con respecto a los experimentales Por otro lado para las

fermentaciones de 30 gL y 50 gL de sacarosa a pesar de parecer que

presentaron un buen ajuste al calcular la relacioacuten de los datos teoacutericos con

respecto a los experimentales (R2) se concluye que el ajuste no fue tan bueno

55

313 Comparacioacuten entre el crecimiento micelial de P cubensis en los

cultivos sumergidos utilizando glucosa y sacarosa como fuente de

carbono

Ahora bien es igualmente importante realizar un anaacutelisis comparativo entre ambas

fuentes de carbono empleadas con el fin de determinar si existen o no diferencias

significativas entre dichas fuentes de carbono

De acuerdo al anaacutelisis estadiacutestico se dice que existen diferencias significativas del

crecimiento micelial del P cubensis en cuanto al diacutea y la concentracioacuten de

sustrato empleado es decir concentracioacuten de glucosa y sacarosa (Anexo 3) pero

se observa claramente que no hay diferencias significativas de dicho crecimiento

con respecto al tipo de sustrato utilizado debido a que el P-valor arrojado por la

estadiacutestica fue de 01217 lo que sugiere que se debe utilizar la sacarosa gracias

a la disminucioacuten de costos que se generariacutean durante el proceso todo ello gracias

al costo de la sacarosa es inferior al de glucosa Sin embargo para elegir la fuente

de carbono que mejores resultados arrojoacute no soacutelo se basoacute en la cantidad de

biomasa producida sino que se procedioacute a examinar los barridos espectrales

arrojados por el anaacutelisis de HPLC con el fin de determinar la fuente de carbono

que mejor resolucioacuten mostroacute del alcaloide que en esta investigacioacuten fue glucosa a

una concentracioacuten de 50 gL

De igual manera el graacutefico 7 muestra las medias obtenidas mediante el anaacutelisis

estadiacutestico para las fermentaciones trabajadas con glucosa y sacarosa Aun asiacute

es necesario hacer hincapieacute que eacuteste no es el criterio principal para la obtencioacuten

del medio que mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten por lo tanto se

deben seguir realizando los diferentes anaacutelisis descritos anteriormente en este

trabajo

56

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y

sacarosa)

Media para glucosa (a) 029

Media para sacarosa (a) 032

aa

0

01

02

03

Conc

entr

acioacute

n bi

omas

a (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 7 Crecimiento micelial para dos diferentes fuentes de carbono (glucosa y sacarosa)

314 Crecimiento micelial del P cubensis en cultivo sumergido utilizando

glucosa y fenilalanina en el medio

Se decidioacute realizar un uacuteltimo ensayo acerca del efecto que teniacutea la adicioacuten de un

aminoaacutecido llamado Fenilalanina (FA) al medio Fang-Zhong sobre la produccioacuten

del alcaloide y por ende sobre la generacioacuten de biomasa

Debido a los anaacutelisis realizados anteriormente se concluyoacute que la mejor fuente de

carbono fue la glucosa a una concentracioacuten de 50 gL De la misma manera que

en los numerales anteriores se evaluoacute la cineacutetica del crecimiento micelial del P

cubensis mediante los meacutetodos de peso huacutemedo y peso seco Las mediciones

fueron realizadas por duplicado y promediadas para la fuente de carbono elegida

(glucosa 50 gL) y las diferentes concentraciones de FA en el medio

correspondientes a 05 gL 1 gL 15 gL con el fin de encontrar el medio que

mejores resultados arrojoacute en cuanto a crecimiento micelial y generacioacuten del

57

alcaloide de intereacutes Los datos obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco se

muestran en el graacutefico 8

Cabe resaltar que junto con las tres fermentaciones de 05 gL 10 gL y 15 gL

de FA se montaron a su vez seis muestras correspondientes a los diacuteas 12 13 y

14 de la fermentacioacuten que conteniacutea 0 gL de FA eacutesto con el propoacutesito de analizar

los datos de manera estadiacutestica y poder hacer comparaciones con respecto a la

generacioacuten de biomasa y a la produccioacuten del alcaloide de intereacutes ambas medidas

con respecto a la concentracioacuten

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

11

12

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Biom

asa

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 8 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando diferentes concentraciones de FA y 50

gL de glucosa como fuente de carbono (Peso seco)

Al analizar el graacutefico 8 es decir el crecimiento micelial (concentracioacuten de

biomasa) seguacuten la concentracioacuten de FA en el tiempo se puede notar que no hubo

presencia de fase de latencia para ninguna de las concentraciones de FA

utilizadas ademaacutes el crecimiento de biomasa en cada caso se aprecia de manera

58

muy similar llegando los tres ensayos a la fase estacionaria el diacutea 12 de la

fermentacioacuten

Observando el graacutefico 8 se puede identificar que el mayor contenido de biomasa

fue de 108 gL obtenida el diacutea 13 para una concentracioacuten 10 gL de FA para

concentraciones de 05 gL y 15 gL de FA la concentracioacuten maacutexima de biomasa

fue 106 gL y 101 gL respectivamente Auacuten asiacute al considerar los resultados

obtenidos se puede ratificar que es indiferente la cantidad de FA necesaria para

obtener concentracioacuten de biomasa por ende se decide que el medio que mejores

resultados arrojoacute fue el que conteniacutea 05 gL FA debido a que fue la

concentracioacuten de FA que mejor resolucioacuten del alcaloide presentoacute paraacutemetro

observado mediante los cromatogramas obtenidos del anaacutelisis de HPLC (Anexos

19 20 y 21) y ademaacutes porque con dicha cantidad los costos de la materia prima

seriacutean menores Cabe resaltar que el uso de FA generoacute un aumento significativo

duplicando la produccioacuten de biomasa por lo tanto se testifica que siacute hubo

duplicacioacuten en cuanto a la concentracioacuten de biomasa en los medios que conteniacutea

FA con respecto a los medios que no conteniacutean FA se dice entonces que a su

vez se podriacutea haber generado mayor cantidad de Psilocibina en los medios que

teniacutean FA ya que dicho alcaloide se produce de manera intracelular por tal

razoacuten al aumentar la cantidad de biomasa en el medio se aumenta la cantidad de

dicho alcaloide

De igual manera se analizaron los datos estadiacutesticamente y se llegoacute a apreciar

que no existen diferencias significativas en cuanto a la produccioacuten de biomasa y la

cantidad de FA utilizada en el medio Del mismo modo al analizar la tabla de

contrastes muacuteltiple de rangos se reitera que siacute existen diferencias significativas

entre el crecimiento micelial de biomasa (concentracioacuten de biomasa) en el tiempo

cuando se trabajoacute con FA o sin eacuteste Eacutesto se puede observar en el graacutefico 9

(Anexo 4)

59

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 032

Media 05 gL FA (b) 065

Media 10 gL FA (b) 066

Media 15 gL FA (b) 069

a

b b b

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

Conc

entr

acioacute

n bi

omas

a (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 9 Crecimiento micelial para glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y tres diferentes concentraciones de FA

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute 50 gL de

glucosa como fuente de carbono y diferentes concentraciones de FA

En primer lugar se fijaron los valores de crecimiento maacuteximo de biomasa para

cada una de las concentraciones obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco con

el fin de hallar los paraacutemetros cineacuteticos mediante el modelo logiacutestico Los

crecimientos maacuteximos de biomasa obtenidos fueron los siguientes 106 gL 108

gL y 101 gL para concentraciones de 05 gL 10 gL y 15 gL de FA

respectivamente y 50 gL de glucosa

Una vez realizado el modelo logiacutestico para cada tratamiento se obtuvieron los

valores de velocidad maacutexima de crecimiento y concentracioacuten de biomasa inicial

para cada ensayo los cuales se muestran en la tabla 4

60

Tabla 4 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando 50 gL de glucosa

como fuente de carbono y diferentes concentraciones de FA

05gL 10gL 15gL

microx (diacutea-sup1) 018 microx (diacutea-sup1) 012 microx (diacutea-sup1) 012

micromax (diacutea-sup1) 045 micromax (diacutea-sup1) 035 micromax (diacutea-sup1) 044

X0 (gL) 01 X0 (gL) 017 X0 (gL) 016

R2 095 R2 082 R2 088

Seguacuten los valores arrojados por el modelo logiacutestico que se encuentran

presentados en la tabla 4 se puede decir que se presentoacute una valor de biomasa

inicial similar para los tratamientos de 1 gL y 15 gL de FA mientras que para las

fermentaciones que conteniacutean 05 gL de FA se tiene una diferencia de un 50

aproximadamente Ademaacutes se puede observar que a la concentracioacuten de 05 gL

de FA es la que mayor velocidad maacutexima de crecimiento presenta siendo esta

045 diacuteamacrsup1 a su vez dicha concentracioacuten presentaacute la microx mayor correspondiente a

018 diacutea-1 Debido a eacutesto y al criterio de mejor resolucioacuten del alcaloide observado

en los anaacutelisis de HPLC (Anexos 19 20 y 21) se concluye que el medio que

mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten para la generacioacuten de biomasa

y la produccioacuten de la Psilocibina es 05 gL de FA y 50 gL de glucosa

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos el graacutefico 10 muestra

los valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales graficados con

respecto al tiempo

61

0

02

04

06

08

1

12

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Bio

mas

a (g

L)

Tiempo (Diacutea)

X exp (05 gL) X exp (10 gL) X exp (15 gL)

X teoacuterico (05 gL) X teoacuterico (10 gL) X teoacuterico (15 gL)

Graacutefico 10 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes

concentraciones de FA y 50 gL de glucosa

Se puede decir gracias al graacutefico 10 que los valores de biomasa experimentales

se ajustaron a los valores de biomasa teoacutericos hallados mediante el modelo

logiacutestico es decir la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

cuando se usaron diferentes concentraciones de FA en el medio se ajustoacute

correctamente al modelo logiacutestico esto se reitera con los valores de R2 mostrados

anteriormente en la tabla 4

32 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE

DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

La evaluacioacuten del consumo de sustrato durante la fermentacioacuten con respecto al

tiempo es de suma importancia puesto que eacuteste es el principal componente

limitante del crecimiento presente en el medio de cultivo

62

A continuacioacuten se analizaraacuten dichos consumos para los diferentes ensayos

321 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando diferentes concentraciones de glucosa

Una vez halladas las concentraciones de sustrato para cada una de las

fermentaciones que conteniacutean glucosa en el medio se procedioacute a graficar dichos

valores con respecto al tiempo

El graacutefico 11 ilustra los datos obtenidos sobre el consumo de sustrato de las tres

fermentaciones que conteniacutean glucosa y a su vez como se comportoacute el

crecimiento de biomasa para cada ensayo durante los 14 diacuteas de fermentacioacuten

0

01

02

03

04

05

06

07

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14B

iom

asa

(gL

)

Glu

cosa

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50GL 70 GL 30gL 50gL 70gL

Graacutefico 11 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de glucosa como

fuente de carbono

Al observar el graacutefico 11 se expone que el P cubensis consumioacute mayor cantidad

de glucosa cuando esta estaba a una concentracioacuten de 70 gL correspondiendo a

63

un porcentaje de 62 mientras que para 50 gL y 30 gL fue de 23 y 30

respectivamente

Comparando el consumo de glucosa en sus diferentes concentraciones con el

crecimiento micelial del hongo se puede observar que a una concentracioacuten de

glucosa de 30 gL no soacutelo se tuvo un menor consumo de sustrato sino que

tambieacuten se generoacute un menor crecimiento de biomasa Mientras que a

concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa a pesar de presentar diferencias

en cuanto al porcentaje de sustrato consumido el crecimiento micelial es similar

(no presenta diferencias significativas) lo que indica que el hongo no requiere

tanta concentracioacuten de glucosa para su crecimiento eacutesto se puede afirmar soacutelo

para este ensayo a estas condiciones

De igual manera en el graacutefico 11 al analizar la tendencia del consumo de

sustrato las concentraciones de glucosa de 50 gL y 70 gL presentan una

disminucioacuten notoria hasta el diacutea 11 para dicho consumo Esto se debe a que en

ese diacutea inicioacute la fase estacionaria del hongo en ambas fermentaciones en donde

el P cubensis requeriacutea alimento uacutenicamente para mantenerse y producir

metabolitos secundarios Mientras que para la concentracioacuten de glucosa de 30 gL

el consumo de glucosa fue muy poco a partir del quinto diacutea de la fermentacioacuten

esto se atribuye a que la cineacutetica de crecimiento micelial del P cubensis presentoacute

una fase estacionaria temprana entre los diacuteas 8 y 11 indicando que no necesitaba

consumir casi glucosa puesto que no estaba creciendo

322 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando diferentes concentraciones de sacarosa

Los datos obtenidos sobre el consumo de sacarosa para cada una de las

concentraciones utilizadas (30 gL 50 gL y 70 gL de sacarosa) durante los 14

diacuteas de la fermentacioacuten se muestran en el graacutefico 12 a su vez se ilustran en dicho

64

graacutefico el comportamiento del crecimiento micelial para cada ensayo durante los

14 diacuteas de fermentacioacuten para efectos de anaacutelisis

0

01

02

03

04

05

06

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Sac

aro

sa (g

L)

Tiempo (diacuteas)

30gL 50gL 70gL 30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 12 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de sacarosa como

fuente de carbono

Al observar el graacutefico 12 se puede decir que el P cubensis consumioacute mayor

cantidad de sacarosa cuando eacutesta estaba a una concentracioacuten de 70 gL en el

medio presentando un porcentaje de consumo del 49 mientras que para las

concentraciones de 50 gL y 30 gL de sacarosa se tuvo un porcentaje de

consumo de 24 y 37 Esto igual que en el consumo de glucosa se puede

deber a que al tener mayor concentracioacuten de sustrato en el medio el P cubensis

genera mayor afinidad por el mismo haciendo que dicho hongo se consuma

grandes cantidades de sacarosa durante el tiempo

Igualmente se observa que aproximadamente en el noveno diacutea de la

fermentacioacuten las tres diferentes concentraciones de glucosa (30 gL 50 gL y 70

65

gL) se mantienen casi constantes en el tiempo ello gracias a que en este diacutea el

hongo se encontraba en fase estacionaria en los tres ensayos

323 Comparacioacuten entre el consumo de sustrato de P cubensis en los

cultivos sumergidos con diferentes fuentes de carbono

Con el fin de identificar cuaacutel de las dos fuentes de carbono fue consumida en

mayor proporcioacuten por parte del P cubensis se procedioacute a realizar un anaacutelisis

estadiacutestico donde comparamos las dos fuentes de carbono empleados con

respecto al consumo de sustrato obtenido (concentracioacuten de glucosa y sacarosa

en cada uno de los medios) donde se consiguioacute un P-valor de 00811 con

respecto al tipo de sustrato lo que indica que no existen diferencias en cuanto al

consumo de sustrato y el tipo del mismo es decir es indiferente cuaacutel de los dos

sustratos (glucosa o sacarosa) se utilice para que se del consumo del mismo por

parte del P cubensis Observacioacuten que se reitera en la tabla de contraste muacuteltiple

que muestra que se trabajoacute como un grupo homogeacuteneo Igualmente el graacutefico 13

muestra las medias de consumo de sustrato (concentracioacuten durante los 14 diacuteas)

obtenidas mediante el anaacutelisis estadiacutestico y reitera que no existen diferencias

significativas con respecto al tipo de sustrato utilizado para el cultivo del P

cubensis en medio sumergido (Anexo 5)

66

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 3431

Media sacarosa (a) 3678

a

a

32

34

36

38

Co

nce

ntr

acioacute

n s

ust

rato

(g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 13 Consumo de sustrato para cada una de las fuentes de carbono utilizadas

Aun asiacute al comparar los graacuteficos 11 y 12 se puede observar un mayor consumo

de glucosa que de sacarosa lo que lleva a concluir que es mejor emplear la

primera (glucosa)

324 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando glucosa y fenilalanina en el medio

Los datos obtenidos acerca del consumo de sustrato durante los 14 diacuteas de la

fermentacioacuten para cada uno de los medios que conteniacutean 50 gL de glucosa y

diferentes concentraciones de FA (05 gL 1 gL y 15 gL) se muestran en el

graacutefico 14 De igual manera se ilustran en dicho graacutefico las cineacuteticas de

crecimiento micelial para cada una de las fermentaciones que teniacutean 50 gL de

glucosa y diferentes concentraciones de FA con el fin de realizar los anaacutelisis

pertinentes

67

0

02

04

06

08

1

12

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Glu

cosa

50

gL

+ F

A (g

L)

Tiempo (diacuteas)

05gL 10gL 15gL 05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 14 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando 50 gL de glucosa como fuente de carbono y

diferentes concentraciones de FA

Analizando el graacutefico 14 se puede decir que el consumo de glucosa durante el

tiempo fue igual para las fermentaciones que conteniacutea concentraciones de 1 gL y

15 gL de FA dichos consumos corresponde a valores de 23 mientras que

para el ensayo que teniacutea una concentracioacuten de 05 gL de FA el porcentaje de

consumo fue del 18 Asimismo se presentaron diferencias significativas en

cuanto al consumo de sustrato entre los diferentes ensayos

El graacutefico 15 expone las medias del consumo de sustrato (concentracioacuten) de cada

una de las muestras y las diferencias existentes entre ellas se evidencia que la

adicioacuten de FA disminuyoacute el consumo de glucosa ademaacutes que en los ensayos se

presentaron tres grupos homogeacuteneos diferentes En el primer grupo (a) que

contiene las fermentaciones del P cubensis con una concentracioacuten de 50 gL de

glucosa y en ausencia de FA se obtuvo una media de 356 gL la cual indica un

mayor consumo de sustrato Luego el segundo grupo (c) se compone de las

concentraciones de 1 gL y 15 gL de FA presentando una media de 413 gL y

de 426 gL respectivamente y el uacuteltimo grupo (b) corresponde a una

68

concentracioacuten de 05 gL de FA el cual presenta el menor consumo de glucosa al

exponer una media 466 gL

Seguacuten lo anterior y el graacutefico 15 se dice que siacute existieron diferencias significativas

en cuanto al consumo de sustrato (concentracioacuten durante los 14 diacuteas) en los

uacuteltimos tres diacuteas cuando se trabajo con FA y sin FA y a su vez se encontraron

diferencias significativas de la concentracioacuten de sustrato en el medio cuando se

teniacutea una concentracioacuten de FA correspondiente a 05 gL con relacioacuten a las otras

dos concentraciones de FA (10 gL y 15 gL) mientras que entre estas dos

uacuteltimas concentraciones de FA (10 gL y 15 gL) no se encontraron diferencias

significativas (Anexo 6)

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 3564

Media 05 gL FA (b) 466

Media 10 gL FA (c) 4131

Media 15 gL FA (c) 426

a

b c c

0

10

20

30

40

50

60

Conc

entr

acioacute

n su

stra

to (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 15 Consumo de sustrato para cada una de las concentraciones de FA utilizadas

69

33 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE

DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

Las fuentes de proteiacutena que posee el medio de Fang-Zhong son extracto de

levadura y peptona que representan una cantidad de 10 gL para cada ensayo

eacutesta cantidad se mantuvo constante para cada fermentacioacuten

Se evaluoacute el consumo de proteiacutena por parte del P cubensis durante los 14 diacuteas

de la fermentacioacuten para cada uno de los ensayos

A continuacioacuten se analizan los resultados obtenidos para cada uno de los

tratamientos

331 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de glucosa

Una vez se calcularon las concentraciones de proteiacutena en el medio para cada

ensayo se graficaron dichos valores con respecto al tiempo

El graacutefico 16 muestra como se comportoacute el consumo de proteiacutena con respecto al

tiempo para cada una de las tres concentraciones de glucosa utilizadas y a su vez

como se comportoacute el crecimiento de biomasa para cada ensayo durante los 14

diacuteas de fermentacioacuten

70

0

01

02

03

04

05

06

07

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Pro

tein

a (g

L)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50 GL 70 GL 30 gL Biomasa 50 gL Biomasa 70 gL Biomasa

Graacutefico 16 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de glucosa como

fuente de carbono

Analizando el graacutefico 16 se puede observar que el consumo de proteiacutena se dio

casi en su totalidad El ensayo que mayor consumo de proteiacutena presentoacute fue el

que conteniacutea 30 gL de glucosa arrojando un porcentaje de consumo del 98

mientras que las fermentaciones realizadas a concentraciones de 50 gL y 70 gL

de glucosa presentaron un porcentaje de consumo de proteiacutena del 91 y 90

respectivamente

Al enfocarnos en la relacioacuten existente entre el consumo de proteiacutena y el

crecimiento micelial del P cubensis se puede notar gracias al graacutefico 16 que la

relacioacuten es directamente proporcional debido a que el consumo de proteiacutena fue

permanente mientras el hongo se encontraba en fase exponencial es decir el P

cubensis necesitaba de la proteiacutena para aumentar su crecimiento mientras que en

el momento en que el microorganismo comenzoacute su fase estacionaria la

concentracioacuten de proteiacutena en el medio se mantuvo constante esto uacuteltimo soacutelo es

vaacutelido para concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa puesto que ambas

llegaron a la fase estacionaria

71

332 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de sacarosa

Una vez obtenidos los valores de consumo de proteiacutena para cada concentracioacuten

de sacarosa utilizada se precedioacute a graficarlos con respecto al tiempo dichos

datos se encuentran en el graacutefico 17 De igual manera en este graacutefico se

representa la cineacutetica de crecimiento de biomasa para el P cubensis de acuerdo a

las distintas concentraciones de sacarosa utilizadas

0

01

02

03

04

05

06

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Prot

eiacutena

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50 GL 70 GL 30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 17 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de sacarosa como

fuente de carbono

El graacutefico 17 ilustra el consumo casi en su totalidad de la proteiacutena para cada uno

de los tratamientos El ensayo que mayor consumo de proteiacutena presentoacute fue el

que conteniacutea 30 gL de sacarosa exponiendo un porcentaje de consumo del 89

mientras que las concentraciones de 50 gL y 70 gL de sacarosa arrojaron

porcentajes de consumo del 86 y 57 respectivamente

Ahora bien al analizar el crecimiento del P cubensis con respecto al consumo de

proteiacutena se evidencia claramente que el consumo disminuyoacute permanentemente

72

en el tiempo mientras el hongo se encontraban en estado exponencial indicando

el intereacutes del P cubensis por la proteiacutena siendo eacutesta utilizada por el mismo para

aumentar su tamantildeo y biomasa

Durante los diacuteas 4 y 10 las fermentaciones que conteniacutean concentraciones de 30

gL y 70 gL de sacarosa presentaron un alto consumo de proteiacutena a pesar de

que el P cubensis se encontraba en estos dos ensayos en fase estacionaria fase

en la cual no se requiere consumir grandes cantidades de sustrato puesto que el

hongo soacutelo necesitaba alimentarse para mantenerse o para producir productos no

ligados al crecimiento maacutes no para cambiar la cantidad de biomasa presente en el

medio Asimismo la concentracioacuten de 50 gL de sacarosa tambieacuten presentoacute un

alto consumo de proteiacutena durante los diacuteas 4 y 8 en donde se creiacutea estar en una

fase estacionaria temprana lo dicho anteriormente reitera una vez maacutes la afinidad

que el P cubensis presentoacute con respecto a las fuentes de proteiacutena usadas

333 Comparacioacuten entre el consumo de proteiacutena de P cubensis en los

cultivos sumergidos con diferentes fuentes de carbono

Con el fin de conocer cuaacutel de los dos tipos de sustrato empleado fue mayormente

consumido se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico

En el graacutefico 18 se ilustran las medias de consumo de proteiacutena (concentracioacuten)

arrojadas mediante el anaacutelisis estadiacutestico sobre el consumo de proteiacutena cuando se

utilizoacute glucosa o sacarosa en el medio y se evidencia que existen diferencias

significativas en cuanto a la concentracioacuten de proteiacutena en el tiempo en el medio

cuando se realizoacute el experimento con glucosa y cuando se utilizoacute sacarosa

arrojando asiacute dos grupos homogeacuteneos el primero (a) presenta una media de 465

gL mientras que el grupo dos (b) arroja un valor de media de 609 gL indicando

un menor consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en el medio sumergido

73

de Fang-Zhong cuando se utilizoacute sacarosa como principal fuente de carbono

(Anexo 7)

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 465

Media sacarosa (b) 609

a

b

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Conc

entr

acioacute

n pr

oteiacute

na (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 18 Consumo de proteiacutena para cada una de las fuentes de carbono utilizadas

334 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

glucosa y FA en el medio

Una vez se obtuvo la concentracioacuten de proteiacutena en el medio para cada

concentracioacuten de FA utilizada se precedioacute a graficar dichos valores con respecto

al tiempo los cuales se ilustran en el graacutefico 19 ademaacutes se muestran en dicho

graacutefico las cineacuteticas de crecimiento de biomasa para cada ensayo

74

0

02

04

06

08

1

12

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Pro

teiacuten

a (g

L)

Tiempo (diacuteas)

05 gL 1 gL 15 gL 05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 19 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando 50 gL de glucosa como fuente de carbono y

diferentes concentraciones de FA

De igual forma que para la fermentacioacuten que teniacutea 50 gL de glucosa en el medio

realizada anteriormente para dichos ensayos el consumo de proteiacutena fue

permanente y se dio casi en su totalidad El ensayo que mayor consumo de

proteiacutena presentoacute fue el que conteniacutea 05 gL de FA arrojando un porcentaje de

consumo del 86 aun asiacute el porcentaje de consumo arrojado por la fermentacioacuten

de 1 gL de FA fue del 84 indicando que no existen diferencias con respecto al

consumo de proteiacutena entre dichas cantidades de FA utilizadas Mientras que el

porcentaje de consumo para 15 gL de FA fue inferior presentando un valor del

72 De acuerdo a los resultados mencionados anteriormente se puede decir que

a mayor concentracioacuten de FA en el medio se presenta menor consumo de

proteiacutena por parte del P cubensis esto se puede afirmar uacutenicamente para los

resultados obtenidos durante esta investigacioacuten a ciertas condiciones

Analizando ahora la relacioacuten entre el consumo de proteiacutena y el crecimiento

micelial se puede ver que al igual que para los ensayos con glucosa a 50 gL se

75

tiene un consumo permanente mientras se estaacute en fase exponencial y una vez se

llega a la fase estacionario alrededor del diacutea 12 la concentracioacuten de proteiacutena en

el medio se estabilizoacute

A la hora de indagar los datos estadiacutesticamente se puede observar que no existen

diferencias significativas sobre el consumo de proteiacutena (concentracioacuten) en el

tiempo con respecto al tipo de sustrato pero al comparar los resultados con los

ensayos donde se antildeadioacute FA al medio se encontroacute que siacute existen diferencias

significativas Se crearon dos grupos homogeacuteneos el primero cuenta con glucosa

y sacarosa presentando medias (cantidad de proteiacutena en el medio) de 468 gL y

473 gL respectivamente mientras que el ensayo con FA se encuentra en otro

grupo en donde su consumo de proteiacutena fue menor presentando una media

(cantidad de proteiacutena en el medio) de 614 gL (Anexo 8)

Tratamientos con y sin FA

Media glucosa (a) 468

Media sacarosa Proteiacutena (a) 473

Media fenilalanina (b) 614

a a

b

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Co

nce

ntr

acioacute

n p

rote

iacutena

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 20 Consumo de proteiacutena para los ensayos con y sin FA

76

34 ESTUDIO CUALITATIVO DE LA PRESENCIA DEL ALCALOIDE

Posterior a las fermentaciones de glucosa sacarosa y glucosa 50 gL con FA y

los respectivos anaacutelisis se realizoacute un uacuteltimo anaacutelisis que a la vez fue el de mayor

relevancia a la hora de determinar cuaacutel de los medios fue el que mejores

resultados arrojoacute En primera instancia se utilizoacute el reactivo de Dragendorff como

indicador de alcaloide para analizar las muestras de los diacuteas 12 13 y 14 con el fin

de esclarecer la presencia de alcaloides (Anexo 17)

Una vez detectada la presencia de alcaloides gracias a la coloracioacuten naranja

presentada en las muestras se procedioacute a realizar la teacutecnica de HPLC con el fin

de hallar un porcentaje del compuesto de intereacutes basado en las aacutereas obtenidas

de los cromatogramas (asumiendo un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72

minutos)

341 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el

medio no conteniacutea FA

A la hora de analizar y confirmar cuaacutel fue el mejor ensayo de los experimentos

realizados se tuvo como criterio base determinar la fuente de carbono y su

respectiva concentracioacuten que mejor presencia del compuesto de intereacutes arrojoacute

supuesto a un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

Inicialmente al obtener los anaacutelisis estadiacutesticos se deduce que no existieron

diferencias significativas entre el aacuterea del pico de intereacutes con respecto a todos los

picos arrojados por el cromatograma y los factores estudiados (tipo de sustrato

diacutea de fermentacioacuten y concentracioacuten) puesto que se obtuvieron valores de P-valor

77

de 03310 09580 y 08336 respectivamente es decir no importa queacute tipo de

sustrato se utilice la produccioacuten de alcaloide no tendraacute variaciones (Anexo 9)

Al analizar el graacutefico 21 se puede observar que las medias de las aacutereas halladas

para los diferentes ensayos con glucosa y sacarosa no presentaron diferencias

significativas es decir pertenecen al mismo grupo homogeacuteneo (a) lo que ratifica

lo dicho anteriormente

Tratamiento de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 235916

Media sacarosa (a) 337147

a

a

0

7000

14000

21000

28000

35000

42000

Aacutere

a de

Com

pues

to

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 21 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para las dos fuentes de carbono

Por tal razoacuten fue necesario hacer un anaacutelisis cualitativo de los cromatogramas

obtenidos mediante HPLC el cual se basoacute en la forma del pico arrojado por la

teacutecnica La figura 6 ilustra dicho anaacutelisis

78

Buena resolucioacuten de pico Mala resolucioacuten de pico

(a) (b)

Figura 6 Cromatogramas de dos diferentes fermentaciones de P cubensis que ilustran el criterio de escogencia del mejor ensayo realizado (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

Primero fue necesario observar el tamantildeo del pico y posterior a eacutesto determinar

su resolucioacuten La figura 6 ilustra dos ejemplos el de 50 gL de glucosa el diacutea 13 y

50 gL de sacarosa el diacutea 14 mientras el primero muestra un pico grande y

definido la segunda fermentacioacuten ilustra un pico grande pero poco definido

indicando que en este caso no se resolvioacute correctamente el alcaloide es decir no

se logroacute una buena separacioacuten De esta manera se analizaron los diferentes

cromatogramas para los diacuteas 12 (Anexo 19) 13 (Anexo 20) y 14 (Anexo 21) de

cada fermentacioacuten arrojando diferencias entre los ensayos y llevando a la

conclusioacuten de que la fermentacioacuten que mejores resultados arrojoacute fue la que

conteniacutea 50 gL de glucosa

79

342 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el

medio conteniacutea FA

Despueacutes de realizada la fermentacioacuten con glucosa 50 gL y concentraciones de

FA de 05 gL 10 gL y 15 gL se procedioacute de igual manera que en el estudio sin

FA a evaluar cuaacutel de estas tres concentraciones de FA exhibioacute mejor resolucioacuten

del alcaloide

Inicialmente se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico el cual arrojoacute que no existen

diferencias significativas con respecto al aacuterea de pico que en este caso debido al

supuesto representa la Psilocibina y los diacuteas 12 13 y 14 de la fermentacioacuten

Mediante el graacutefico 22 se puede decir que en los uacuteltimos tres diacuteas de las

fermentaciones que conteniacutean FA en el medio no existen diferencias significativas

con respecto al alcaloide de intereacutes obtenido es decir en los tres se produjo el

alcaloide (Anexo 10)

Tratamientos de los uacuteltimos tres diacuteas de fermentacioacuten usando FA

Media diacutea 12 (a) 411758

Media diacutea 13 (a) 413401

Media diacutea 14 (a) 44860

a a a

0

10000

20000

30000

40000

50000

Aacutere

a Co

mpu

esto

Letras diferentes denotan diferencias significativas

Graacutefico 22 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos en los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten

con FA y glucosa

80

Igual que en numeral anterior fue necesario realizar anaacutelisis cualitativo para los

cromatogramas por ende se requirioacute observar el tamantildeo del pico y posterior a

eacutesto determinar su resolucioacuten

Buena resolucioacuten de pico Mala resolucioacuten de pico

(a) (b)

Figura 7 Cromatogramas de dos diferentes fermentaciones de P cubensis que ilustran el criterio de escogencia del mejor ensayo realizado (a) 05 gL

FA (b) 15 gL FA

La figura 7 ejemplifica el anaacutelisis realizado para la seleccioacuten del mejor ensayo

ejecutado Se tienen dos cromatogramas el de 05 gL de FA en el diacutea 13 y el de

15 gL de FA para el mismo diacutea

A todos los cromatogramas obtenidos para los diacuteas 12 (Anexo 19) 13 (Anexo 20)

y 14 (Anexo 21) se realizoacute el mismo anaacutelisis y se concluyoacute que la concentracioacuten

maacutes apropiada para la obtencioacuten de la los compuestos producidos por P cubensis

fue de 05 gL de FA debido a que eacuteste generariacutea una disminucioacuten en los costos

81

35 ESTUDIO PORCENTUAL (AacuteREA) DEL ALCALOIDE REALIZADO PARA

LOS DIFERENTES ENSAYOS

Se calculoacute el porcentaje de aacuterea correspondiente al pico que identificoacute que se

asumioacute como el correspondiente a la Psilocibina gracias a la suposicioacuten realizada

del tiempo de retencioacuten

A continuacioacuten se presentan los valores obtenidos y sus respectivos anaacutelisis para

cada tratamiento

351 Porcentaje de la Psilocibina (suposicioacuten) cuando el medio no conteniacutea

FA

Debido a que no se contaba con un estaacutendar de Psilocibina los resultados

mostrados en la tabla 5 se obtuvieron realizando un porcentaje con respecto a las

aacutereas bajo la curva arrojadas mediante el anaacutelisis de cromatografiacutea de alta

eficiencia (Anexos 19 20 y 21) En dichos anexos se encuentran resaltadas en

negrilla aquellas aeacutereas utilizadas

Tabla 5 Porcentaje de aacuterea hallado mediante HPLC para los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten con concentraciones de 30 gL 50 gL y 70 gL de glucosa

y sacarosa con un tiempo de retencioacuten de 62 y 72 minutos

Diacutea Glucosa

(gL)

Aacuterea

(compuesto

Tr= 62-72)

Sacarosa

(gL)

Aacuterea

(compuesto

Tr= 62-72)

12 30 60650 30 3664

12 50 7396 50 5857

12 70 4816 70 3415

13 30 702 30 2876

13 50 6815 50 4113

13 70 6733 70 5583

14 30 4824 30 2756

14 50 4821 50 2792

14 70 017 70 1429

82

A la hora de analizar los datos de la tabla 5 se puede observar que el mayor

porcentaje de aacuterea se obtuvo cuando se trabajoacute con glucosa como fuente de

carbono y concretamente a una concentracioacuten de 50 gL

Analizando los datos estadiacutesticamente no se obtuvieron diferencias significativas

en cuanto a la produccioacuten del compuesto (aacuterea) con respecto al tipo de sustrato

utilizado durante las fermentaciones es decir es indiferente si se utiliza glucosa o

sacarosa en el cultivo de P cubensis en medio sumergido de Fang-Zhong

El graacutefico 23 ilustra las medias (aacuterea) obtenidas para la produccioacuten de alcaloide en

las dos diferentes fuentes de carbono es decir glucosa y sacarosa exponiendo

un uacutenico grupo homogeacuteneo con medias (produccioacuten de alcaloide) de aacutereas de

219635 y 234391 para glucosa y sacarosa respectivamente (Anexo 11)

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 219635

Media sacarosa (a) 234391

a

a

2000

2100

2200

2300

2400

Aacuterea

Com

pues

to

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 23 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para cada una de las fuentes de carbono

utilizadas

Aun asiacute estudiando los graacuteficos de HPLC con el criterio mencionado

anteriormente es decir observando el tamantildeo del pico y su resolucioacuten del mismo

83

se observoacute claramente que la presencia del alcaloide (tiempo de retencioacuten

supuesto entre 62 y 72 minutos) fue mejor cuando se trabajoacute con glucosa a una

concentracioacuten de 50 gL debido que presenta el mejor pico

352 Porcentaje de aacuterea de compuestos presentes en P cubensis cuando

el medio conteniacutea FA

Con el fin de observar si la adicioacuten de FA al medio si arrojoacute mejores resultados en

cuanto a la produccioacuten del compuesto presente entre un rango de 62 y 72

minutos como tiempo de retencioacuten se procedioacute a calcular el porcentaje del aacuterea

de intereacutes de acuerdo a las aacutereas arrojadas para cada ensayo por medio del

anaacutelisis de HPLC Los datos obtenidos se ilustran a continuacioacuten en la tabla 6

Tabla 6 Porcentaje hallado mediante HPLC para los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten con concentraciones de 05 gL 10 gL y 15 gL de FA y 50 gL

de glucosa con un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

Diacutea

Glucosa

50 gL +

FA

Aacuterea

(compuesto

Tr=62-72)

12 0 4315

12 05 2931

12 1 6236

12 15 847

13 0 3257

13 05 7549

13 1 4790

13 15 2721

14 0 4822

14 05 3863

14 1 5801

14 15 2102

84

Al detallar la tabla 6 puede observarse que el ensayo que mayor porcentaje de

aacuterea arrojoacute fue el que conteniacutea 05 gL de FA arrojando su maacuteximo porcentaje

correspondiente a 755 el diacutea 13 Aun asiacute las diferencias existentes entre ellos

no fueron significativas

Ahora bien al analizarlos estadiacutesticamente se encontroacute que la produccioacuten del

alcaloide en presencia de FA presentoacute la misma tendencia que los ensayos

analizados anteriormente sin eacutesta pero gracias a que este aminoaacutecido duplico la

cantidad de biomasa y debido a que el compuesto de intereacutes se produce

intracelularmente se afirma que el uso de FA aumentoacute la generacioacuten del

compuesto evaluado (Anexo 12)

El graacutefico 24 presenta las diferentes medias en cuanto al porcentaje de aacuterea del

compuesto presente entre 62 y 72 minutos para los diferentes tratamientos de

glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y sus concentraciones respectivas de FA

Claramente se ve que soacutelo existe un grupo homogeacuteneo lo que reafirma que no

existen diferencias significativas de la produccioacuten con respecto a las

concentraciones de FA

85

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 3122

Media 05 gL FA (a) 2391

Media 10 gL FA (a) 2823

Media 15 gL FA (a) 2113

a

aa

a

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Aacutere

a Co

mpu

esto

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 24 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para cada una de las concentraciones de

FA utilizadas

Debido a que no se encontraron diferencias significativas en cuanto al porcentaje

de aacuterea obtenido mediante los cromatogramas se concluye que el mejor medio es

el que tiene como fuente de carbono glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y una

adicioacuten de 05 gL de FA puesto que genera una disminucioacuten en costos

86

CONCLUSIONES

No existen diferencias significativas en el crecimiento micelial de P

cubensis en medio sumergido Fang-Zhong cuando se trabaja con fuentes

de carbono glucosa y sacarosa sin embargo se decide trabajar con 50 gL

de glucosa puesto que eacuteste tiene una buena presencia de alcaloide y a su

vez una mejor produccioacuten de biomasa

La concentracioacuten de glucosa utilizada para el crecimiento de P cubensis

influye en el crecimiento micelial obteniendo concentraciones de biomasa

de 062 gL 055 gL y 048 gL para concentraciones de sustrato de 70 50

y 30 gL de glucosa siendo las dos primeras significativamente diferentes

con respecto a la de 30 gL

La concentracioacuten de sacarosa utilizada para el crecimiento de P cubensis

influye en el crecimiento micelial obteniendo concentraciones de biomasa

de 057 gL 045 gL y 026 gL para concentraciones de sustrato de 70 50

y 30 gL de sacarosa siendo significativamente diferentes entre ellas

La resolucioacuten de los picos obtenidos por RP-HPLC del extracto de P

cubensis fue mayor para las fermentaciones realizadas con una

concentracioacuten de 50 gL de glucosa lo que conllevoacute a utilizarlo al realizar

los ensayos que conteniacutean en el medio FA

La concentracioacuten de biomasa de P cubensis obtenida en cultivo sumergido

en medio Fang-Zhong con glucosa se duplicoacute con la adicioacuten de FA No

obstante no existen diferencias significativas entre las concentraciones de

FA utilizadas

87

El consumo de proteiacutena presentada por P cubensis en medio Fang-Zhong

fue casi del 100 mientras que el consumo de sustrato para el mismo

medio estuvo alrededor del 40

El consumo de sustrato durante el transcurso de las fermentaciones que no

conteniacutean FA en el medio no presentoacute diferencias significativas con

respecto a las dos fuentes de carbono utilizadas Mientras que en aquellas

fermentaciones donde se agregoacute FA al medio siacute existieron diferencias

significativas entre las fermentaciones de 15 y 1 gL de FA con respecto a

los ensayos realizados con 05 gL FA Sin embargo el P cubensis

consumioacute mayor cantidad de sustrato cuando el medio no conteniacutea FA

Se evidencioacute que el P cubensis consumioacute mayor cantidad de proteiacutena

cuando el sustrato utilizado en el medio fue glucosa y a su vez se detecto

que la adicioacuten de FA al medio tuvo como efecto la disminucioacuten en el

consumo de sustrato por parte del microorganismo

El consumo de sustrato y de proteiacutena tuvo un comportamiento similar

puesto que fue consumido permanentemente durante la fase exponencial

para cada uno de los tratamientos realizados es decir las concentraciones

de 30 gL 50 gL y 70 gL de glucosa y sacarosa como fuente de carbono y

de 05 gL 1 gL y 15 gL de FA teniendo como fuente de carbono glucosa

a una concentracioacuten de 50 gL mientras que en la fase estacionaria su

consumo se disminuyoacute permaneciendo casi constante

Despueacutes de realizados los estudios en cuanto a la produccioacuten del

compuesto presente entre 62 y 72 minutos para cada uno de los ensayos

no se evidenciaron diferencias significativas entre las dos fuentes de

carbono utilizadas (glucosa y sacarosa)

88

La adicioacuten del precursor llamado Fenilalanina (FA) al medio sumergido

Fang-Zhong para llevar a cabo el cultivo del P cubensis tuvo influencia en

cuanto a la produccioacuten de compuesto presente entre tiempo de retencioacuten de

62 y 72 minutos debido a que eacuteste duplicoacute la concentracioacuten de biomasa

en el medio se dice entonces que la produccioacuten aumentoacute al ser eacuteste de

produccioacuten intracelular

La resolucioacuten del compuesto presente entre el tiempo de retencioacuten de 62 a

72 minutos se obtuvo mejor en el ensayo que conteniacutea 05 gL de FA y al

saber que no existieron diferencias significativas en la produccioacuten en cuanto

al porcentaje de aacutereas obtenido con respecto a las demaacutes concentraciones

de FA se afirma que eacuteste es el medio que mejores resultados arrojoacute para

el crecimiento de P cubensis y la produccioacuten de Psilocibina

89

RECOMENDACIONES

Se sugiere observar el efecto que tiene la variacioacuten de las revoluciones a

las cuales se realizaron las fermentaciones para ver como variacutea el

crecimiento del P cubensis en medio sumergido Fang-Zhong con respecto

a dicho factor

Debido a que soacutelo se realizaron anaacutelisis sobre el crecimiento del P

cubensis en medio sumergido haciendo uso de dos sustratos diferentes

(glucosa y sacarosa) seriacutea recomendable realizar el mismo anaacutelisis para

otro tipo de sustrato como por ejemplo melaza por su bajo costo

Del mismo modo seriacutea apropiado realizar el estudio con otro tipo de

precursor y en otras concentraciones para ver la incidencia de eacuteste en el

comportamiento del hongo

Se recomienda realizar un escalamiento de dicho proceso en un biorreactor

con el fin de evaluar a mayor escala el crecimiento del P cubensis y la

produccioacuten del alcaloide

Debido a que la proteiacutena se comportoacute como el principal nutriente se sugiere

para una proacutexima investigacioacuten evaluar diferentes concentraciones de

proteiacutena en el medio

90

ANEXOS

Anexo 1 Anaacutelisis de varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa

Tabla 7 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa)

Tabla 8 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa)

91

Anexo 2 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con sacarosa

Tabla 9 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (sacarosa)

Tabla 10 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (sacarosa)

92

Anexo 3 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa y sacarosa

Tabla 11 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa y

sacarosa)

Tabla 12 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa y

sacarosa)

93

Anexo 4 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa 50 gL y FA

Tabla 13 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa 50 gL y

FA)

Tabla 14 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa

50 gL y FA)

94

Anexo 5 Anaacutelisis de varianza (ANOVA) para el consumo de sustrato en las

fermentaciones sin FA

Tabla 15 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Sustrato sin FA

Tabla 16 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Sustrato sin FA

95

Anexo 6 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de sustrato en las

fermentaciones con FA

Tabla 17 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Sustrato con FA

Tabla 18 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Sustrato con FA

96

Anexo 7 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de proteiacutena en las

fermentaciones sin FA

Tabla 19 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Proteiacutena sin FA

Tabla 20 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Proteiacutena sin FA

97

Anexo 8 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de proteiacutena en las

fermentaciones con FA

Tabla 21Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Proteiacutena con FA

Tabla 22 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Proteiacutena con FA

98

Anexo 9 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la produccioacuten de Psilocibina en

las fermentaciones sin FA

Tabla 23 Anaacutelisis de Varianza para la produccioacuten de Psilocibina sin FA

Tabla 24 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la produccioacuten de Psilocibina

seguacuten el Sustrato sin FA

99

Anexo 10 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la produccioacuten de Psilocibina en las fermentaciones con FA

Tabla 25 Anaacutelisis de Varianza para la produccioacuten de Psilocibina con FA

Tabla 26 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la produccioacuten de Psilocibina

seguacuten el diacutea con FA

100

Anexo 11 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la cuantificacioacuten porcentual de

Psilocibina en las fermentaciones sin FA

Tabla 27 Anaacutelisis de Varianza para la cuantificacioacuten de Psilocibina sin FA

Tabla 28 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la cuantificacioacuten de Psilocibina

seguacuten el tipo de sustrato sin FA

101

Anexo 12 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la cuantificacioacuten porcentual de

Psilocibina en las fermentaciones con FA

Tabla 29 Anaacutelisis de Varianza para la cuantificacioacuten de Psilocibina con FA

Tabla 30 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la cuantificacioacuten de Psilocibina

seguacuten la concentracioacuten con FA

102

Anexo 13 Determinacioacuten de consumo de azuacutecares por el meacutetodo de DNS

(Aacutecido Dinitrosaliciacutelico)

a DNS para glucosa

Pasos para preparar DNS

Disolver 16 gr de NaOH en agua destilada

Adicionar 30 gr de tartrato de Na y K

Aforar a 100 ml con agua destilada

Almacenar en frascos aacutembar a 4degC

Se debe mantener un stock de glucosa 4mgml y almacenarlo a 4degC A partir

de la solucioacuten de glucosa se preparan las soluciones para hacer la curva

patroacuten con las siguientes concentraciones (gL) 025 050 100 200 y 400

Procedimiento

Tomar 05 ml de cada dilucioacuten y agregar 05 ml de reactivo DNS

Preparar una muestra blanco por dilucioacuten de 05 ml de agua destilada a 05

ml de reactivo de DNS

Agitar todas las muestras

Colocar a ebullir las muestras en bantildeo mariacutea por cinco minutos

Enfriar con hielo

Adicionar 5 ml de agua destilada

Agitar y dejar en reposo 15 minutos

Leer en espectrofotoacutemetro a 540 nm

Realizar la curva Absorbancia Vs Concentracioacuten Debe tener un coeficiente

de correlacioacuten de 0991 a 0999

b DNS para sacarosa

Pasos para preparar DNS sacarosa

Preparacioacuten de la solucioacuten Standard stock de sacarosa (30 gL) tomar 30

gr de sacarosa anhiacutedrida grado reactivo con exactitud hasta la deacutecima de

mg disolver ajustar a aforo de 100 ml con agua desionizada empacar en

viales y almacenar en congelador

Preparacioacuten DNS pesar 16 gr de hidroacutexido de sodio grado reactivo 30 gr

de tartrato de sodio y potasio y disolverlos juntos con 50 ml de agua

103

desionizada aparte pesar 10 gr del DNS disolver con 30 ml de agua

desionizada agregar lentamente y con agitacioacuten la solucioacuten del DNS a la

solucioacuten de tartrato y NaOH anteriormente preparadas ajustar a 100 ml

filtrar envasar en frasco aacutembar y rotular con fecha de vencimiento incluida

(3 meses maacuteximo) mantener a la temperatura del laboratorio

Preparacioacuten del reactivo NaOH 10 N (500 ml) pesar con exactitud hasta

la deacutecima de mg 20 gr de NaOH grado reactivo por cada 500 ml de

solucioacuten disolver primero con 300 ml de agua desionizada y luego aforar a

500 ml envasar y rotular correctamente y mantener a la temperatura del

laboratorio

Preparacioacuten de HCL 10 (100 ml) tomar 27 ml de aacutecido clorhiacutedrico al

37 grado reactivo y aforar hasta 100 ml con agua desionizada envasar

rotular correctamente de acuerdo a la norma del laboratorio y almacenar a

la temperatura del laboratorio

Se debe mantener un stock de glucosa 30 gL y almacenarlo a 4degC A partir

de la solucioacuten de glucosa se preparan las soluciones para hacer la curva

patroacuten con las siguientes concentraciones (gL) 3 6 12 18 24 y 30

Procedimiento

Preparar en cada tubo (las soluciones de la curva patroacuten de sacarosa las

muestras problemas diluidas si es necesario y como blanco agua

desionizada) 100microl de solucioacuten

Adicionar 200 microl de HCL 10 a cada tubo y agitar todos los tubos en vortex

Llevar a ebullicioacuten por 10 minutos en bantildeo mariacutea precalentado a 95degC

Enfriar hasta temperatura ambiente raacutepidamente

Adicionar a cada tubo 1 ml de NaOH 10 N y agitar los tubos en vortex

Aparte tomar 05 ml de cada tubo en otros tubos rotulados y agregar 05 ml

del DNS

Agitar todas las muestras en vortex

Llevar a ebullicioacuten por 5 minutos en bantildeo mariacutea precalentado a 96degC

Enfriar hasta temperatura ambiente raacutepidamente

Adicionar 5 ml de H2O desionizada agitar en vortex y dejar reposar por 15

minutos

Leer en espectrofotoacutemetro a 540 nm

Realizar la curva Absorbancia Vs Concentracioacuten Debe tener un coeficiente

de correlacioacuten de 0991 a 0999

104

Anexo 14 Cineacutetica de Consumo de Sustrato

La cineacutetica de consumo de sustrato se realizoacute por el meacutetodo de Aacutecido

Dinitrosaliciacutelico (DNS) Los rangos de concentracioacuten y absorbancia para cada caso

se citan a continuacioacuten

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 02 a 12 gL

Absorbancia de 01234 a 06612

Ecuacioacuten Y = 19174x -00517 R2 = 09923

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron sacarosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 3 a 30 gL

Absorbancia de 00822 a 11112

Ecuacioacuten Y = 25983x + 04857 R2 = 09978

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa 50 gL como sustrato y FA

Concentracioacuten de 02 a 12 gL

Absorbancia de 0097 a 063

Ecuacioacuten Y = 18785x + 00019 R2 = 09986

105

Anexo 15 Determinacioacuten de consumo de proteiacutenas por el meacutetodo de LOWRY

Pasos para la preparacioacuten de LOWRY

Para obtener la curva estaacutendar de Albuacutemina se preparan 5 soluciones

patrones de Albuacutemina en NaCL al 09 (PV) de las siguientes

concentraciones 152 80 200 300 400 Pgml Si la concentracioacuten de

Proteiacutena total es menor de 500 Pgml se lee la absorbancia a 750 nm si

estaacute entre 1000 y 2000 Pgml se lee a 550nm

Se prepara un blanco que no lleva Albuacutemina y en su reemplazo se adiciona

0-5 ml de solucioacuten salina (NaCL) al 09 (PV) Se aplica el mismo

procedimiento que a las demaacutes muestras

Procedimiento

Servir en tubos de ensayo 05 ml de las soluciones patroacuten de Albuacutemina las

muestras problema y NaCL al 09 como blanco Deben estar marcados

para conservar el orden de concentraciones para la curva

Adicionar a cada tubo 05 ml de NaOH 2N y llevar al bantildeo Mariacutea

precalentado a 100degC por un tiempo de 10 minutos

Dejar enfriar hasta que alcance la Temperatura Ambiente

Agregar a cada tubo 5 ml de la solucioacuten complejante mezclar y dejar

reposar por 10 minutos

Adicionar 05 ml del reactivo de Folin-Ciocalteu 11 vortexiar durante 20

segundos

Reposar en un cuarto oscuro durante 30 minutos

Leer la absorbancia a 750 nm y con las soluciones patroacuten construir la

graacutefica Absorbancia Vs Concentracioacuten de Albuacutemina Seacuterica de Bovina

(BSA) con eacutesta se puede determinar la concentracioacuten de las muestras

problema interpolando el valor de la Absorbancia La curva estaacutendar debe

tener un coeficiente de correlacioacuten de 0991 a 0999

106

Anexo 16 Cineacutetica consumo de Proteiacutena

La cineacutetica de consumo de proteiacutena se realizoacute por el meacutetodo LOWRY Los rangos

de concentracioacuten y absorbancia para cada caso se citan a continuacioacuten

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00094 a 05382

Ecuacioacuten Y = 07427x ndash 00021 R2 = 09955

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron sacarosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00374 a 06178

Ecuacioacuten Y = 06567x ndash 00166 R2 = 09968

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa 50 gL como sustrato y FA

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00708 a 04647

Ecuacioacuten Y = 09814x ndash 00581 R2 = 09992

107

Anexo 17 Prueba de reactivo de Dragendorff

Preparacioacuten de reactivo de Dragendorff para alcaloides

Reactivo de Dragendorff se prepara mezclando 8 gr de nitrato de bismuto

pentahidratado en 20 ml de aacutecido niacutetrico al 30 con una solucioacuten de 272 g de

yoduro de potasio en 50 ml de agua Se deja en reposo por 24 horas se decanta y

se afora a 100 ml La presencia de alcaloides se detecta por la formacioacuten de un

precipitado naranja rojizo cuando se le adiciona esta reactivo a una solucioacuten aacutecida

de alcaloides De los precipitados lavados se puede recuperar los alcaloides con

una solucioacuten saturada de carbonato de sodio (Mercano y Hasegawa 1991)

La figura mostrada a continuacioacuten refleja la presencia del alcaloide debido a la

coloracioacuten amarillo-rojiza que eacutesta sufrioacute

Figura 8 Muestra de biomasa una vez analizada mediante el reactivo de Dragendorff

108

Anexo 18 Barrido Espectral para el Psilocybe cubensis

La metodologiacutea mencionada a continuacioacuten estaacute basada en artiacuteculo base

(Tsujikawa et al 2003)

El Sistema de HPLC consiste en un Shimadzu LC-10ordf Series Cromatografiacutea

Liacutequida equipada con un diodo SPD-M10A detector de red fija en 220nm La

separacioacuten cromatograacutefica ser realizoacute con una columna simeacutetrica C18 (21 mm a

150 mm 5mm Waters Assoc Milford EEUU

La fase moacutevil utilizada fue de 10 mm de formato de amonio-aacutecido foacutermico (955

VV) a un pH de 35 y bombeado a un caudal de 02 mlminuto

El perfil cromatograacutefico obtenido durante la investigacioacuten de Tsujikawa et al

(2003) se muestra en le figura 6 que aparece a continuacioacuten

Figura 9 Perfil cromatograacutefico (Tsujikawa et al 2003)

109

Anexo 19 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 12 de fermentacioacuten

Tabla 31 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 30gL glucosa y

30gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 2957 3837

Glucosa 30 6838 474753

Glucosa 30 9144 47256

Glucosa 30 9489 16822

Glucosa 30 10124 224349

Sacarosa 30 6538 143772

Sacarosa 30 7234 269458

Sacarosa 30 9721 33646

Sacarosa 30 11845 24384

(a) (b)

Graacutefico 25 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

110

Tabla 32 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 0524 319

Glucosa 50 6298 5991

Glucosa 50 7172 237042

Glucosa 50 9144 16387

Glucosa 50 10009 6077

Sacarosa 50 169 24011

Sacarosa 50 3105 28573

Sacarosa 50 6916 112166

Sacarosa 50 9136 4057

Sacarosa 50 9933 8821

Sacarosa 50 10398 13872

(a) (b)

Graacutefico 26 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

111

Tabla 33 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 7217 168598

Glucosa 70 9145 9977

Glucosa 70 997 80558

Sacarosa 70 6803 287387

Sacarosa 70 7517 131049

Sacarosa 70 7775 4434

Sacarosa 70 7871 77109

Sacarosa 70 823 96239

Sacarosa 70 9039 5114

Sacarosa 70 9778 25394

(a) (b)

Graacutefico 27 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

112

Tabla 34 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL y glucosa

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 0818 4722

Glucosa 50 05 2423 52579

Glucosa 50 05 3502 88765

Glucosa 50 05 6137 16009

Glucosa 50 05 6722 275258

Glucosa 50 05 733 226399

Glucosa 50 05 8339 65139

Glucosa 50 05 9101 36797

Glucosa 50 05 9815 130883

Glucosa 50 1 1105 743

Glucosa 50 1 2746 2701

Glucosa 50 1 4304 80304

Glucosa 50 1 6167 19649

Glucosa 50 1 6794 51753

Glucosa 50 1 8282 82997

Glucosa 50 1 9116 38659

Glucosa 50 1 9899 136953

Glucosa 50 15 1198 3313

Glucosa 50 15 2937 37875

Glucosa 50 15 4332 51079

Glucosa 50 15 614 25602

Glucosa 50 15 6737 668905

Glucosa 50 15 8209 107332

Glucosa 50 15 9602 38902

Glucosa 50 15 9752 139613

Diacutea 12

(a) (b)

(c)

Graacutefico 28 Cromatograma del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL

FA

113

Anexo 20 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 13 de fermentacioacuten

Tabla 35 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 30gL glucosa y

30gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 0225 1155

Glucosa 30 2847 699

Glucosa 30 4043 1038

Glucosa 30 6231 4994

Glucosa 30 6787 295182

Glucosa 30 7462 241146

Glucosa 30 9066 51836

Glucosa 30 10004 158746

Sacarosa 30 1734 135

Sacarosa 30 5838 1857

Sacarosa 30 6803 147867

Sacarosa 30 7305 30464

Sacarosa 30 7599 174643

Sacarosa 30 9107 8564

Sacarosa 30 9897 104278

(a) (b)

Graacutefico 29 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

114

Tabla 36 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 1408 13982

Glucosa 50 6949 331449

Glucosa 50 9012 25201

Glucosa 50 9936 27216

Sacarosa 50 1543 7293

Sacarosa 50 6813 437765

Sacarosa 50 9085 35897

Sacarosa 50 10049 184461

(a) (b)

Graacutefico 30 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

115

Tabla 37 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 70gL glucosa y

70gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 1456 3223

Glucosa 70 2985 2423

Glucosa 70 54 7586

Glucosa 70 6262 5149

Glucosa 70 7151 248331

Glucosa 70 9039 19346

Glucosa 70 9929 4906

Glucosa 70 11051 33698

Sacarosa 70 0437 342

Sacarosa 70 1428 812

Sacarosa 70 2948 2191

Sacarosa 70 5473 4854

Sacarosa 70 6286 5336

Sacarosa 70 6848 3649

Sacarosa 70 733 11383

Sacarosa 70 9073 1018

Sacarosa 70 9878 11072

Sacarosa 70 10267 18797

(a) (b)

Graacutefico 31 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 70 gL

glucosa (b) 70 gL sacarosa

116

Tabla 38 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL y glucosa

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 4067 22222

Glucosa 50 05 7379 55573

Glucosa 50 05 902 19513

Glucosa 50 05 9716 119261

Glucosa 50 05 1173 19427

Glucosa 50 1 0793 14776

Glucosa 50 1 2868 28537

Glucosa 50 1 6224 1206

Glucosa 50 1 6782 571299

Glucosa 50 1 8303 92665

Glucosa 50 1 9081 30371

Glucosa 50 1 9738 168959

Glucosa 50 1 11813 27921

Glucosa 50 15 0412 269

Glucosa 50 15 2482 14692

Glucosa 50 15 3486 91059

Glucosa 50 15 6039 6892

Glucosa 50 15 6627 216986

Glucosa 50 15 7216 260795

Glucosa 50 15 8112 65776

Glucosa 50 15 8888 19083

Glucosa 50 15 9497 37812

Glucosa 50 15 9839 65922

Glucosa 50 15 11655 7331

(a) (b)

(c)

Graacutefico 32 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL

FA

117

Anexo 21 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 14 de fermentacioacuten

Tabla 39 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 30gL glucosa y 30

gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 1054 181

Glucosa 30 2553 8939

Glucosa 30 6219 7557

Glucosa 30 6585 77083

Glucosa 30 7158 285069

Glucosa 30 8987 33875

Glucosa 30 9848 87461

Glucosa 30 10694 52151

Glucosa 30 12482 7992

Glucosa 30 12943 23064

Glucosa 30 1493 5948

Sacarosa 30 7309 7075

Sacarosa 30 9984 1680

Sacarosa 30 10442 15395

Sacarosa 30 11211 8511

Sacarosa 30 13405 3398

(a) (b)

Graacutefico 33 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

118

Tabla 40 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 2029 8318

Glucosa 50 6257 5782

Glucosa 50 6875 306684

Glucosa 50 9068 22819

Glucosa 50 9808 92492

Glucosa 50 12113 8823

Glucosa 50 12752 23988

Sacarosa 50 1036 3783

Sacarosa 50 2356 7005

Sacarosa 50 653 44831

Sacarosa 50 6657 127617

Sacarosa 50 7264 66908

Sacarosa 50 7464 255141

Sacarosa 50 9035 26172

Sacarosa 50 9458 28427

Sacarosa 50 9889 37574

Sacarosa 50 10312 140881

Sacarosa 50 12335 13391

Sacarosa 50 1292 17066

(a) (b)

Graacutefico 34 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

119

Tabla 41 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 70gL glucosa y

70gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 6257 5879

Glucosa 70 6373 145551

Glucosa 70 7015 68223

Glucosa 70 7199 9085

Glucosa 70 735 265755

Glucosa 70 9014 4642

Glucosa 70 9877 97804

Glucosa 70 107 67421

Glucosa 70 12625 26231

Glucosa 70 1305 65607

Sacarosa 70 2283 4683

Sacarosa 70 5191 93

Sacarosa 70 6304 3719

Sacarosa 70 6795 136542

Sacarosa 70 726 29869

Sacarosa 70 7515 75545

Sacarosa 70 7872 119563

Sacarosa 70 9166 1244

Sacarosa 70 9658 23096

Sacarosa 70 9871 25866

Sacarosa 70 10421 105108

Sacarosa 70 12347 11115

Sacarosa 70 12861 35503

Sacarosa 70 14272 3676

(a) (b)

Graacutefico 35 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 70 gL

glucosa (b) 70 gL sacarosa

120

Tabla 42 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 0123 173

Glucosa 50 05 0699 7584

Glucosa 50 05 2594 2742

Glucosa 50 05 6104 11663

Glucosa 50 05 6616 487848

Glucosa 50 05 7235 287918

Glucosa 50 05 8183 135793

Glucosa 50 05 8903 5143

Glucosa 50 05 9484 66817

Glucosa 50 05 9679 168855

Glucosa 50 05 11671 4216

Glucosa 50 1 0345 295

Glucosa 50 1 2654 11981

Glucosa 50 1 412 45301

Glucosa 50 1 6111 12626

Glucosa 50 1 6757 526655

Glucosa 50 1 8093 104277

Glucosa 50 1 894 25251

Glucosa 50 1 9643 158685

Glucosa 50 1 11666 22779

Glucosa 50 15 0353 283

Glucosa 50 15 2522 15272

Glucosa 50 15 3577 83963

Glucosa 50 15 6668 47137

Glucosa 50 15 7304 371442

Glucosa 50 15 8226 117611

Glucosa 50 15 8923 61949

Glucosa 50 15 9657 19618

Glucosa 50 15 11668 35606

(a) (b)

(c)

Graacutefico 36 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL FA (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL FA

121

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Page 3: Establecimiento de un medio de cultivo sumergido para ...

Nota de aceptacioacuten

Jurado

Jurado

Jurado

Ciudad y fecha

iv

A Dios por habernos brindado la oportunidad de lograr este

triunfo en nuestras vidas

A nuestras familias por todo el apoyo que nos brindaron durante

el desarrollo de este proyecto y por habernos dado la gran oportunidad de convertirnos

en profesionales

A toda la docencia por la educacioacuten y orientacioacuten

recibida por eacutesta

v

AGRADECIMIENTOS

Los autores expresan sus agradecimientos a todas las personas que desde su experiencia y profesioacuten brindaron apoyo durante el desarrollo de este proyecto Alex Armando Saacuteez V Quiacutemico MSc En Biotecnologiacutea Candidato a Doctorado Profesor Universidad EAFIT Personal de laboratorio de Ingenieriacutea de Procesos Edgar Arbelaacuteez John Estrada y especialmente Sigifredo Caacuterdenas encargado del laboratorio de Biotecnologiacutea de la Universidad EAFIT Luz Deisy Mariacuten Palacio Ingeniera de Procesos Profesora Universidad EAFIT Diego Acosta PhD Engineering and Material Science Profesor Universidad EAFIT Carlos Correa Ingeniero Quiacutemico Profesor Universidad EAFIT Valeska Villegas E Msc En Biotecnologiacutea Candidata a Doctorado Profesora Universidad EAFIT

vi

TABLA DE CONTENIDO

LISTA DE TABLAS _________________________________________________________________________ IX

LISTA DE FIGURAS ________________________________________________________________________ XI

LISTA DE GRAacuteFICOS ______________________________________________________________________ XII

LISTA DE ECUACIONES ____________________________________________________________________ XV

LISTAS DE ANEXOS ______________________________________________________________________ XVI

RESUMEN _____________________________________________________________________________ XVII

INTRODUCCIOacuteN _________________________________________________________________________ 19

OBJETIVOS _____________________________________________________________________________ 21

GENERAL_____________________________________________________________________________ 21

ESPECIacuteFICOS __________________________________________________________________________ 21

1 MARCO TEOacuteRICO ___________________________________________________________________ 22

11 CONCEPTOS GENERALES DE HONGOS _______________________________________________ 22

111 Hongos laminares (Agaricales) ____________________________________________________ 22

12 MEDIOS DE CULTIVO_____________________________________________________________ 24

121 Medio sumergido _______________________________________________________________ 25

13 ALCALOIDES ___________________________________________________________________ 26

131 Generalidades _______________________________________________________________ 26

132 Propiedades fisicoquiacutemicas _____________________________________________________ 27

133 Reconocimiento de los alcaloides ________________________________________________ 27

134 Clasificacioacuten de los alcaloides ___________________________________________________ 28

1341 Alcaloides alifaacuteticos ____________________________________________________________ 28

1342 Alcaloides de origen diverso _____________________________________________________ 28

1343 Alcaloides aromaacuteticos __________________________________________________________ 28

13 PSILOCIBINA Y PSILOCINA _________________________________________________________ 31

131 Antecedentes acerca de la obtencioacuten de Psilocibina y Psilocina ________________________ 32

2 MATERIALES Y MEacuteTODOS_____________________________________________________________ 34

21 LOCALIZACIOacuteN _________________________________________________________________ 34

22 MICROORGANISMO DE ESTUDIO ___________________________________________________ 34

23 COMPONENTES DEL MEDIO DE CULTIVO (FANG-ZHONG) _______________________________ 35

24 PREPARACIOacuteN DE LOS DIFERENTES PREINOacuteCULOS DE P CUBENSIS EMPLEADOS PARA LAS

FERMENTACIONES SUMERGIDAS _________________________________________________________ 35

25 PREPARACIOacuteN DE LOS MEDIOS DE CULTIVO Y LOS INOacuteCULOS DE P CUBENSIS UTILIZADOS PARA LAS

FERMENTACIONES SUMERGIDAS _________________________________________________________ 36

26 CUANTIFICACIOacuteN DEL CRECIMIENTO DE BIOMASA MEDIANTE LOS MEacuteTODOS DE PESO HUacuteMEDO Y

PESO SECO PARA CULTIVO SUMERGIDO DE P CUBENSIS ________________________________________ 37

27 AJUSTE DE LA CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO DE P CUBENSIS AL MODELO CINEacuteTICO LOGIacuteSTICO ____ 37

vii

28 EVALUACIOacuteN DEL CONSUMO DE SUSTRATO Y DEL CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P

CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO ________________________________________________ 39

29 MEacuteTODO CUALITATIVO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE ALCALOIDES (PSILOCIBINA)

MEDIANTE EL USO DEL REACTIVO DE DRAGENDORFF _________________________________________ 40

210 MEacuteTODO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE PSILOCIBINA MEDIANTE CROMATOGRAFIacuteA

LIacuteQUIDA DE ALTA EFICIENCIA (HPLC) _______________________________________________________ 40

211 DETERMINACIOacuteN CUALITATIVA DE LA RESOLUCIOacuteN DEL ALCALOIDE DE INTEREacuteS PARA LOS

DIFERENTES ENSAYOS __________________________________________________________________ 41

212 DETERMINACIOacuteN PORCENTUAL DE COMPUESTOS PARA LOS DIFERENTES ENSAYOS __________ 42

213 CULTIVO SUMERGIDO DE P CUBENSIS EN PRESENCIA DE FA ______________________________ 42

214 DISENtildeO DE EXPERIMENTOS Y ANAacuteLISIS ESTADIacuteSTICO ___________________________________ 43

3 RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN ___________________________________________________________ 45

31 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN CULTIVO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO DIFERENTES FUENTES DE CARBONO ____________________________________________ 45

311 Crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones

de glucosa _________________________________________________________________________ 45

312 Crecimiento micelial del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones

de sacarosa ________________________________________________________________________ 50

313 Comparacioacuten entre el crecimiento micelial de P cubensis en los cultivos sumergidos utilizando

glucosa y sacarosa como fuente de carbono ______________________________________________ 55

314 Crecimiento micelial del P cubensis en cultivo sumergido utilizando glucosa y fenilalanina en el

medio 56

32 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS CULTIVADO EN

MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG) ______________________________________________________ 61

321 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes

concentraciones de glucosa ___________________________________________________________ 62

322 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes

concentraciones de sacarosa __________________________________________________________ 63

323 Comparacioacuten entre el consumo de sustrato de P cubensis en los cultivos sumergidos con

diferentes fuentes de carbono _________________________________________________________ 65

324 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando glucosa y

fenilalanina en el medio ______________________________________________________________ 66

33 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS CULTIVADO EN

MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG) ______________________________________________________ 69

331 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes

concentraciones de glucosa ___________________________________________________________ 69

332 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes

concentraciones de sacarosa __________________________________________________________ 71

333 Comparacioacuten entre el consumo de proteiacutena de P cubensis en los cultivos sumergidos con

diferentes fuentes de carbono _________________________________________________________ 72

334 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando glucosa y FA en el medio

73

34 ESTUDIO CUALITATIVO DE LA PRESENCIA DEL ALCALOIDE _______________________________ 76

viii

341 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el medio no conteniacutea FA ____ 76

342 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el medio conteniacutea FA ______ 79

35 ESTUDIO PORCENTUAL (AacuteREA) DEL ALCALOIDE REALIZADO PARA LOS DIFERENTES ENSAYOS ___ 81

351 Porcentaje de la Psilocibina (suposicioacuten) cuando el medio no conteniacutea FA _______________ 81

352 Porcentaje de aacuterea de compuestos presentes en P cubensis cuando el medio conteniacutea FA _ 83

CONCLUSIONES _________________________________________________________________________ 86

RECOMENDACIONES _____________________________________________________________________ 89

ANEXOS _______________________________________________________________________________ 90

BIBLIOGRAFIacuteA _________________________________________________________________________ 121

ix

LISTA DE TABLAS

TABLA 1 COMPOSICIOacuteN DEL MEDIO DE CULTIVO SUMERGIDO PARA EVALUAR EL CRECIMIENTO MICELIAL

DEL P CUBENSIS 35

TABLA 2 PARAacuteMETROS CINEacuteTICOS OBTENIDOS MEDIANTE EL MODELO LOGIacuteSTICO PARA LAS DIFERENTES

FERMENTACIONES DE P CUBENSIS UTILIZANDO GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO 48

TABLA 3 PARAacuteMETROS CINEacuteTICOS OBTENIDOS MEDIANTE EL MODELO LOGIacuteSTICO PARA LAS DIFERENTES

FERMENTACIONES DE P CUBENSIS UTILIZANDO SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO 53

TABLA 4 PARAacuteMETROS CINEacuteTICOS OBTENIDOS MEDIANTE EL MODELO LOGIacuteSTICO PARA LAS DIFERENTES

FERMENTACIONES DE P CUBENSIS UTILIZANDO 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO Y

DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA 60

TABLA 5 PORCENTAJE DE AacuteREA HALLADO MEDIANTE HPLC PARA LOS UacuteLTIMOS TRES DIacuteAS DE LA

FERMENTACIOacuteN CON CONCENTRACIONES DE 30 GL 50 GL Y 70 GL DE GLUCOSA Y SACAROSA CON

UN TIEMPO DE RETENCIOacuteN DE 62 Y 72 MINUTOS 81

TABLA 6 PORCENTAJE HALLADO MEDIANTE HPLC PARA LOS UacuteLTIMOS TRES DIacuteAS DE LA FERMENTACIOacuteN

CON CONCENTRACIONES DE 05 GL 10 GL Y 15 GL DE FA Y 50 GL DE GLUCOSA CON UN TIEMPO

DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y 72 MINUTOS 83

TABLA 7 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA) 90

TABLA 8 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA) 90

TABLA 9 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (SACAROSA) 91

TABLA 10 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (SACAROSA) 91

TABLA 11 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA Y SACAROSA) 92

TABLA 12 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA Y SACAROSA) 92

TABLA 13 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA 50 GL Y FA) 93

TABLA 14 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA 50 GL Y FA) 93

TABLA 15 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO SIN FA 94

TABLA 16 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO SIN FA 94

TABLA 17 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO CON FA 95

TABLA 18 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO CON FA 95

TABLA 19 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA SIN FA 96

TABLA 20 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA SIN FA 96

TABLA 21ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA CON FA 97

TABLA 22 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA CON FA 97

TABLA 23 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA SIN FA 98

TABLA 24 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN EL SUSTRATO

SIN FA 98

TABLA 25 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA CON FA 99

TABLA 26 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN EL DIacuteA CON FA

99

TABLA 27 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA SIN FA 100

TABLA 28 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN EL TIPO DE

SUSTRATO SIN FA 100

TABLA 29 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA CON FA 101

x

TABLA 30 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN LA

CONCENTRACIOacuteN CON FA 101

TABLA 31 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 30GL GLUCOSA Y 30GL SACAROSA 109

TABLA 32 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 110

TABLA 33 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 111

TABLA 34 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL Y GLUCOSA 50GL SACAROSA 112

TABLA 35 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 30GL GLUCOSA Y 30GL SACAROSA 113

TABLA 36 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 114

TABLA 37 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 70GL GLUCOSA Y 70GL SACAROSA 115

TABLA 38 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL Y GLUCOSA 50GL SACAROSA 116

TABLA 39 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 14 PARA CONCENTRACIONES DE 30GL GLUCOSA Y 30 GL SACAROSA 117

TABLA 40 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 14 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 118

TABLA 41 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 14 PARA CONCENTRACIONES DE 70GL GLUCOSA Y 70GL SACAROSA 119

TABLA 42 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 120

xi

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1 HONGO AGARICALES (LAMINAR) (KUO 2007) 23

FIGURA 2 ALCALOIDES DERIVADOS DEL TRIPTOFANO (MERCANO Y HASEGAWA 1991) 29

FIGURA 3 TRIPTAMINAS SIMPLES (SEIGLER 1981) 31

FIGURA 4 PSILOCIBINA Y PSILOCINA (MANDRILE ET AL 1984) 32

FIGURA 5 PSILOCYBE CUBENSIS (EAH01) CULTIVADA EN MEDIO SOacuteLIDO AGAR MALTA 34

FIGURA 6 CROMATOGRAMAS DE DOS DIFERENTES FERMENTACIONES DE P CUBENSIS QUE ILUSTRAN EL

CRITERIO DE ESCOGENCIA DEL MEJOR ENSAYO REALIZADO (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL

SACAROSA 78

FIGURA 7 CROMATOGRAMAS DE DOS DIFERENTES FERMENTACIONES DE P CUBENSIS QUE ILUSTRAN EL

CRITERIO DE ESCOGENCIA DEL MEJOR ENSAYO REALIZADO (A) 05 GL FA (B) 15 GL FA 80

FIGURA 8 MUESTRA DE BIOMASA UNA VEZ ANALIZADA MEDIANTE EL REACTIVO DE DRAGENDORFF 107

FIGURA 9 PERFIL CROMATOGRAacuteFICO (TSUJIKAWA ET AL 2003) 108

xii

LISTA DE GRAacuteFICOS

GRAacuteFICO 1 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO TRES DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO (PESO

SECO) 46

GRAacuteFICO 2 CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN CULTIVO SUMERGIDO BAJO TRES

CONCENTRACIONES DE GLUCOSA 47

GRAacuteFICO 3 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

GLUCOSA 49

GRAacuteFICO 4 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO (PESO

SECO) 50

GRAacuteFICO 5 CRECIMIENTO MICELIAL PARA TRES DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA 52

GRAacuteFICO 6 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

SACAROSA 54

GRAacuteFICO 7 CRECIMIENTO MICELIAL PARA DOS DIFERENTES FUENTES DE CARBONO (GLUCOSA Y

SACAROSA) 56

GRAacuteFICO 8 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA Y 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE

CARBONO (PESO SECO) 57

GRAacuteFICO 9 CRECIMIENTO MICELIAL PARA GLUCOSA A UNA CONCENTRACIOacuteN DE 50 GL Y TRES

DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA 59

GRAacuteFICO 10 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA Y

50 GL DE GLUCOSA 61

GRAacuteFICO 11 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO 62

GRAacuteFICO 12 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO 64

GRAacuteFICO 13 CONSUMO DE SUSTRATO PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 66

GRAacuteFICO 14 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO Y DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

FA 67

GRAacuteFICO 15 CONSUMO DE SUSTRATO PARA CADA UNA DE LAS CONCENTRACIONES DE FA UTILIZADAS 68

GRAacuteFICO 16 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO 70

GRAacuteFICO 17 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO 71

GRAacuteFICO 18 CONSUMO DE PROTEIacuteNA PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 73

xiii

GRAacuteFICO 19 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO Y DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

FA 74

GRAacuteFICO 20 CONSUMO DE PROTEIacuteNA PARA LOS ENSAYOS CON Y SIN FA 75

GRAacuteFICO 21 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA LAS DOS FUENTES DE CARBONO 77

GRAacuteFICO 22 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS EN LOS UacuteLTIMOS TRES DIacuteAS DE LA FERMENTACIOacuteN CON FA Y GLUCOSA 79

GRAacuteFICO 23 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 82

GRAacuteFICO 24 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA CADA UNA DE LAS CONCENTRACIONES DE FA UTILIZADAS 85

GRAacuteFICO 25 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

109

GRAacuteFICO 26 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

110

GRAacuteFICO 27 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

111

GRAacuteFICO 28 CROMATOGRAMA DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA 112

GRAacuteFICO 29 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

113

GRAacuteFICO 30 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

114

GRAacuteFICO 31 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 70 GL GLUCOSA (B) 70 GL SACAROSA

115

GRAacuteFICO 32 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA 116

GRAacuteFICO 33 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

117

GRAacuteFICO 34 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

118

xiv

GRAacuteFICO 35 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 70 GL GLUCOSA (B) 70 GL SACAROSA

119

GRAacuteFICO 36 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C)

15GL FA 120

xv

LISTA DE ECUACIONES

ECUACIOacuteN 1 ECUACIOacuteN LINEALIZADA DEL MODELO LOGIacuteSTICO 38

ECUACIOacuteN 2 VALORES TEOacuteRICOS DE BIOMASA EN EL TIEMPO 39

xvi

LISTAS DE ANEXOS

ANEXO 1 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA _____________________________________________________ 90

ANEXO 2 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON SACAROSA ____________________________________________________ 91

ANEXO 3 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA Y SACAROSA __________________________________________ 92

ANEXO 4 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA 50 GL Y FA ___________________________________________ 93

ANEXO 5 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO EN LAS FERMENTACIONES

SIN FA ____________________________________________________________________________ 94

ANEXO 6 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO EN LAS FERMENTACIONES

CON FA ___________________________________________________________________________ 95

ANEXO 7 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA EN LAS FERMENTACIONES

SIN FA ____________________________________________________________________________ 96

ANEXO 8 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA EN LAS FERMENTACIONES

CON FA ___________________________________________________________________________ 97

ANEXO 9 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA EN LAS

FERMENTACIONES SIN FA ____________________________________________________________ 98

ANEXO 10 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA EN LAS

FERMENTACIONES CON FA ___________________________________________________________ 99

ANEXO 11 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA CUANTIFICACIOacuteN PORCENTUAL DE PSILOCIBINA EN

LAS FERMENTACIONES SIN FA _______________________________________________________ 100

ANEXO 12 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA CUANTIFICACIOacuteN PORCENTUAL DE PSILOCIBINA EN

LAS FERMENTACIONES CON FA ______________________________________________________ 101

ANEXO 13 DETERMINACIOacuteN DE CONSUMO DE AZUacuteCARES POR EL MEacuteTODO DE DNS (AacuteCIDO

DINITROSALICIacuteLICO) ________________________________________________________________ 102

ANEXO 14 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO ___________________________________________ 104

ANEXO 15 DETERMINACIOacuteN DE CONSUMO DE PROTEIacuteNAS POR EL MEacuteTODO DE LOWRY ____________ 105

ANEXO 16 CINEacuteTICA CONSUMO DE PROTEIacuteNA ______________________________________________ 106

ANEXO 17 PRUEBA DE REACTIVO DE DRAGENDORFF _________________________________________ 107

ANEXO 18 BARRIDO ESPECTRAL PARA EL PSILOCYBE CUBENSIS _________________________________ 108

ANEXO 19 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 12 DE FERMENTACIOacuteN ___________________________ 109

ANEXO 20 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 13 DE FERMENTACIOacuteN __________________________ 113

ANEXO 21 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 14 DE FERMENTACIOacuteN __________________________ 117

xvii

RESUMEN

El Psilocybe cubensis es un hongo de gran importancia a nivel industrial gracias a

la presencia de una sustancia llamada Psilocibina en su cuerpo fructiacutefero

Dicho alcaloide derivado de la triptamina es muy similar al neurotransmisor

serotonina el cual es responsable de la percepcioacuten sensorial la regulacioacuten de la

temperatura el inicio del reposo nocturno del hiacutegado y los rintildeones Por tal motivo

este estudio se enfocoacute en la produccioacuten de la Psilocibina mediante el cultivo del P

cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong)

Se evaluaron los efectos de dos fuentes de carbono (glucosa y sacarosa) a tres

concentraciones diferentes en cultivo sumergido para Psilocybe cubensis con el

fin de determinar la incidencia de eacutestas en la produccioacuten de biomasa y en la

produccioacuten y presencia de Psilocibina alcaloide de intereacutes Para las

concentraciones de glucosa de 30 gL 50 gL y 70 gL se presentoacute un crecimiento

maacuteximo de biomasa de 048 gL 055 gL y 062 gL y un porcentaje de alcaloide

de 6065 wv 7396 wv y 6733 wv respectivamente Esto uacuteltimo si se

asume que el tiempo de retencioacuten oscila entre 62 y 72 minutos contaacutendose con

una fase moacutevil de HCOONH4 en una columna C18 Mientras que para las mismas

concentraciones de sacarosa se presentoacute un crecimiento maacuteximo de biomasa de

026 gL 045 gL y 057 gL con porcentajes del compuesto presente entre el

rango de 62 y 72 minutos de 3664 wv 5857 wv y 5583 wv

respectivamente

Una vez realizada la investigacioacuten se encontroacute que las diferencias existentes en

cuanto a la cantidad de biomasa generada con respecto al tipo de sustrato

utilizado no fueron significativas es decir era irrelevante si se utilizaba glucosa o

sacarosa como principal fuente de carbono para la fermentacioacuten del P cubensis

xviii

en medio sumergido con el fin de obtener biomasa sin embargo se hallaron

diferencias significativas con respecto a las diferentes concentraciones empleadas

de dichas fuentes de carbono

Al analizar las muestras mediante cromatografiacutea liacutequida de alta eficiencia (HPLC)

se determinoacute que el medio que conteniacutea 50 gL de glucosa era el deseado debido

a que fue en eacuteste donde se presentaron picos maacutes definidos mostrando una mejor

resolucioacuten del compuesto Adicionalmente presentoacute un buen crecimiento micelial

Una vez elegido dicho criterio se evaluoacute el efecto que teniacutea la adicioacuten de un

aminoaacutecido llamado Fenilalanina (FA) al medio que conteniacutea 50 gL de glucosa

con el fin de determinar si eacuteste teniacutea alguna incidencia positiva en la produccioacuten de

biomasa y en la generacioacuten del alcaloide de intereacutes cabe resaltar que se utilizaron

diferentes concentraciones de FA correspondientes a 05 gL 10 gL y 15 gL

Finalizados dichos ensayos se obtuvieron valores de crecimiento de biomasa

maacutexima de 106 gL 108 gL y 101 gL y un porcentaje de aacuterea de 7549 wv

6236 wv y 2721 wv respectivamente

Es necesario hacer hincapieacute en que las diferencias obtenidas mediante el anaacutelisis

estadiacutestico entre cada una de las concentraciones de FA con respecto a la

generacioacuten de biomasa y la produccioacuten del compuesto no fueron significativas lo

que llevoacute a elegir una concentracioacuten de 05 gL de FA debido a que fue la menor

cantidad utilizada de este compuesto durante la investigacioacuten suponieacutendose asiacute

una disminucioacuten en los costos de materia prima

Palabras claves

Psilocybe cubensis Psilocibina Alcaloide HPLC Cultivo Sumergido Fuentes de

Carbono Fenilalanina

19

INTRODUCCIOacuteN

Los hongos son una rica fuente de productos naturales con una alta actividad

bioloacutegica Desafortunadamente el cultivo de eacutestos en cuerpo fructiacutefero toma

varios meses disminuyendo su calidad debido a los cambios climaacuteticos y plagas

por tal razoacuten se implementoacute la metodologiacutea de medio sumergido la cual es

prometedora gracias a una alta productividad de compuestos bioactivos (Arora

1986)

El Geacutenero Psilocybe pertenece al Reino Fungiacute con un Phylum Basidiomicota

una Clase Homobasidiomicetes un Orden Agaricales una Familia Strofariaceae

(Paris y Hurabielle 1981)

Dicho geacutenero es considerado de gran importancia a nivel mundial debido a que su

cuerpo fructiacutefero y biomasa micelial contienen Psilocibina la cual posee un alto

valor para la industria farmaceacuteutica por su uso en la elaboracioacuten de productos

antidepresivos Este alcaloide derivado de FA cuenta con una estructura muy

similar al neurotransmisor segregado por el cerebro llamado serotonina que

controla el estado de aacutenimo el suentildeo el hiacutegado y los rintildeones (Mandrile et al

1984) esta caracteriacutestica le otorga la gran importancia a la Psilocibina en el

mercado puesto que tiene un alto impacto en la sociedad como ayudante

antidepresivo debido a que no todas las personas segregan la cantidad necesaria

(10 mg con liacutemites que variacutean desde 5 a 20 mg) de serotonina (Mandrile et al

1984) Adicionalmente se estaacute empleando como una gran ayuda para la

disminucioacuten de la adiccioacuten a sustancias como heroiacutena y cocaiacutena gracias a que

este alcaloide no genera dependencia (Lee et al 2004)

Debido a que su consumo puede generar alucinaciones era consumido por las

culturas aboriacutegenes centroamericanas con el fin de realizar manifestaciones

20

religiosas Su uso se remonta a maacutes de 3500 antildeos y era nombrado por los

aztecas como ―Teonunaltl que significa ―carne de dioses (Mandrile et al 1984)

La alternativa que se utilizoacute durante esta investigacioacuten fue el cultivo del P

cubensis mediante medio sumergido debido principalmente a las notables

ventajas frente a los sistemas convencionales que eacuteste posee entre las cuales se

destacan la disminucioacuten del tiempo para la obtencioacuten de la biomasa (14 diacuteas) y la

reduccioacuten de los costos de obtencioacuten (Lee et al 2004) De acuerdo a lo

dimensionado anteriormente este estudio estaba orientado primordialmente a la

buacutesqueda de alternativas que permitieran la produccioacuten de biomasa de forma

raacutepida y confiable

Con el fin de llevar a cabo lo dicho anteriormente se pretendioacute evaluar el efecto

del uso de dos diferentes fuentes de carbono en este caso glucosa y sacarosa en

el crecimiento micelial de la cepa P cubensis

21

OBJETIVOS

GENERAL

Evaluar el efecto de la fuente de carbono en el crecimiento micelial de una

cepa Psilocybe sp

ESPECIacuteFICOS

Evaluar la cineacutetica de crecimiento de la cepa Psilocybe cubensis en los

diferentes medios de cultivo sumergido mediante la cuantificacioacuten de

biomasa por medio de la metodologiacutea de peso seco

Evaluar el consumo de sustrato para los diferentes ensayos por medio de

teacutecnicas espectrofotomeacutetricas

Determinar la presencia de Psilocibina mediante el uso del reactivo de

Dragendorff

22

1 MARCO TEOacuteRICO

11 CONCEPTOS GENERALES DE HONGOS

Los hongos son organismos eucariotas que no contienen clorofila con nutricioacuten

por absorcioacuten generalmente con reproduccioacuten sexual y asexual el cuerpo

consiste generalmente de filamentos ramificados con pared celular quitinosa

(Miles y Chang 1999)

Constituyen uno de los grupos de organismos maacutes importantes para la vida del

hombre ya que son los responsables de gran parte de la descomposicioacuten de la

materia orgaacutenica aumentando su disponibilidad en el suelo pueden ser

comestibles venenosos o psicotroacutepicos muchos son patoacutegenos otros producen

ciertas sustancias beneficiosas o intervienen en procesos de elaboracioacuten de

algunos comestibles (Miles y Chang 1999)

111 Hongos laminares (Agaricales)

El orden Agaricales tambieacuten conocido como Euagaricales es el mayor orden de

setas y hongos que incluye maacutes de la mitad de todas las especies conocidas de la

clase Homobasidiomycetes (Hibbett et al 1997 Hibbett y Thorn 2001) Maacutes de

9000 especies y alrededor de 350 geacuteneros se han atribuido a este orden que

contiene 26 familias (Kirk et al 2001) Un consenso de mayor nivel de

clasificacioacuten de los Agaricales ha sido difiacutecil de lograr debido a la competencia de

sistemas que restringen geacuteneros y familias (o incluso orden) de diferentes

maneras (Bas 1998 Juumllich 1981 Kirk et al 2001 Kuumlhner 1980 Singer 1986)

23

La base para la clasificacioacuten de los hongos fue construida por Fries (1874) quien

hizo hincapieacute en las caracteriacutesticas macroscoacutepicas como la textura del tallo la

separacioacuten de los filamentos (laminas) presencia o ausencia de velo y color de las

esporas

Posteriormente dividioacute los hongos Agaricales en varias especies de acuerdo al

color de las esporas depositadas las cuales pueden ser de color blanco rosado

marroacuten puacuterpura ndash marroacuten y negro El sistema macroscoacutepico de Fries que

reconocioacute inicialmente 12 geacuteneros de hongos carnosos que forman los hongos es

taxonoacutemicamente praacutectico Eacuteste fue relativamente invariable hasta que Fayod

(1989) estudioacute la anatomiacutea y las caracteriacutesticas microscoacutepicas de muchos

Agaricales reconociendo 108 geacuteneros (Arora 1986)

Al igual que todas las setas los hongos laminares son faacutebricas de esporas

creados con el uacutenico propoacutesito de fabricar esporas microscoacutepicas para dejarse

llevar por las corrientes de aire y con suerte caer en un lugar adecuado en la

tierra para germinar y comenzar un nuevo organismo Las probabilidades de que

cualquier individuo que tiene esporas de este tipo tenga suerte son tan bajas que

el hongo produce millones de esporas para compensar esto En las laacuteminas se

encuentran numerosas esporas las cuales aumentan considerablemente el

nuacutemero de esporas que el hongo puede producir Ambos lados de cada laacutemina

estaacute cubierta con esporas microscoacutepicas (Kuo 2007) A continuacioacuten se muestra

de manera ilustrativa en la figura 1 las laacuteminas que poseen los hongos Agaricales

en las cuales se da la formacioacuten de las esporas

Figura 1 Hongo Agaricales (Laminar) (Kuo 2007)

24

12 MEDIOS DE CULTIVO

Uno de los sistemas maacutes importantes para la identificacioacuten de microorganismos es

observar su crecimiento en sustancias alimenticias artificiales preparadas en el

laboratorio El material alimenticio en el que crecen los microorganismos es el

medio de cultivo (Garciacutea 1995)

Para que los microorganismos crezcan adecuadamente en un medio de cultivo

artificial eacuteste debe reunir una serie de condiciones como lo son temperatura

grado de humedad y presioacuten asiacute como un grado correcto de acidez o alcalinidad

Un medio de cultivo contiene los nutrientes y factores de crecimiento necesarios

para que el microorganismo se desarrolle correctamente y debe estar exento de

cualquier tipo de microorganismo que pueda generar contaminacioacuten (Garciacutea

1995)

121 Tipos de medios de cultivo

En la actualidad existen diversos tipos de medio de cultivo si se centra en la

composicioacuten eacutestos pueden ser medios sinteacuteticos que contienen fuente de

carbono fuente de nitroacutegeno sales que suplan los iones y demaacutes elementos tales

como estimuladores del crecimiento medios complejos que contienen ingredientes

tales como extracto de levadura peptona infusioacuten de cerebro etc ricos en

nutrientes medios de enriquecimiento siendo estos complejos con aditivos

adicionales para favorecer asiacute al crecimiento y desarrollo de determinados

microorganismos medios selectivos los cuales son disentildeados para favorecer el

crecimiento especiacutefico de un microorganismo determinado o un grupo

microbiano medios diferenciales que proporcionan la distincioacuten microbiana de una

mezcla por sus propiedades diferenciales de crecimiento en dichos medios

medios de mantenimiento siendo disiacutemiles de los de crecimiento oacuteptimo por el

25

crecimiento raacutepido y proliacutefico que deriva en la muerte raacutepida de las ceacutelulas (Garciacutea

1995)

Atendiendo a su estado los medios de cultivo pueden presentarse como medios

sumergidos y medios soacutelidos que contienen agar que gelifica por debajo de 45

degC y cuya concentracioacuten en su uso es de 15 y medios semisoacutelidos que contiene

un agar a una concentracioacuten de 07 (Garciacutea 1995)

121 Medio sumergido

Debido a que cultivar el cuerpo fructiacutefero toma varios meses y se dificulta el control

de calidad del producto final porque se estaacute sujeto a los cambios permanentes del

clima y las plagas se ha empleado la metodologiacutea de medio sumergido la cual es

una alternativa muy prometedora para la produccioacuten eficiente del micelio y de los

metabolitos (Lindequist y Niedermeyer 2005)

Dicha forma es la mejor para producir extraer y purificar metabolitos de un cultivo

de hongo ya que facilita una mayor produccioacuten de biomasa en menor tiempo y

de mayor calidad que el cultivo en medio soacutelido ademaacutes facilita la dispersioacuten y

adaptacioacuten del hongo y reduce los vectores de contaminacioacuten De igual forma un

cultivo de esta iacutendole es la opcioacuten maacutes viable si se quiere escalar procesos

fermentativos en aras de desarrollar mercados como en este caso el de

metabolitos medicinales (Navarro et al 1998)

A su vez el uso de cultivo sumergido puede beneficiar la produccioacuten de muchos

metabolitos secundarios y disminuir los costos de produccioacuten por reducir las

labores que involucran los meacutetodos de etapas soacutelidas (Domiacutenguez y Webb 2003)

Los metabolitos bioactivos de los hongos pueden ser potencialmente producidos a

nivel industrial mediante el uso de la metodologiacutea de cultivo sumergido pero el

26

eacutexito a escala comercial depende del costo comparado con la tecnologiacutea existente

y la ventaja econoacutemica que la industria puede ver usando este meacutetodo El uso de

la tecnologiacutea puede ser facilitada por el aumento en el rendimiento de la

produccioacuten y el desarrollo del sistema (Hwang et al 2004)

El cultivo de hongos sumergidos se caracteriza por un aumento en la viscosidad

del caldo con el tiempo debido a uno o maacutes factores tales como el aumento de la

concentracioacuten de ceacutelulas los cambios de la morfologiacutea del crecimiento o la

produccioacuten de productos extracelulares que alteran el caraacutecter reoloacutegico de la

cultura del liacutequido El aumento en la viscosidad puede ser visto como un fenoacutemeno

indeseable pero inevitable ya que causan dificultades en el suministro de oxiacutegeno

en la eliminacioacuten de dioacutexido de carbono y en posibles problemas de agitacioacuten

(Hwang et al 2004)

13 ALCALOIDES

131 Generalidades

La diversidad estructural y la variedad en la actividad bioloacutegica hacen de los

alcaloides como tambieacuten de los antibioacuteticos los grupos maacutes importantes entre las

sustancias naturales de intereacutes terapeacuteutico (Paris y Hurabielle 1981)

Se han aislado principalmente en plantas superiores y se han encontrado en maacutes

de 100 familias de Faneroacutegamas (aquellas plantas que se reproducen por semillas

producidas en sus inflorescencias) Su actividad bioloacutegica a nivel del sistema

nervioso dio pie a las primeras investigaciones siendo los alcaloides las primeras

sustancias naturales estudiadas (Paris y Hurabielle 1981)

El teacutermino alcaloide propuesto por el farmaceacuteutico W Meissner en 1819 se aplicoacute

a los compuestos de origen vegetal con propiedades alcalinas este caraacutecter

baacutesico es debido a la presencia de nitroacutegeno amiacutenico en su estructura Los

27

alcaloides se pueden considerar como ―Un compuesto orgaacutenico de origen natural

nitrogenado derivados generalmente de aminoaacutecidos maacutes o menos baacutesico de

distribucioacuten restringida con propiedades farmacoloacutegicas importantes a dosis bajas

y que responden a reacciones comunes de precipitacioacuten (Paris y Hurabielle

1981)

132 Propiedades fisicoquiacutemicas

Los alcaloides tienen masas moleculares que variacutean entre 100 y 9000 gmol son

casi siempre incoloros son normalmente soacutelidos a temperatura ambiente a

excepcioacuten de los alcaloides no oxigenados Los alcaloides son poco solubles en

agua gracias a su caraacutecter baacutesico dicho caraacutecter se debe al par de electrones

libres del nitroacutegeno (Paris y Hurabielle 1981)

En la naturaleza se encuentran en forma de sales generalmente En las plantas

se consideraba que eran productos obtenidos durante la extraccioacuten y poco

solubles en disolventes tiacutepicos de extraccioacuten por su polaridad Son solubles en

disolventes orgaacutenicos como cloroformo etanol metanol acetato de etilo eacuteter

benceno En forma de sales son solubles en agua excepto las sales de berberina

(Paris y Hurabielle 1981)

Todos los alcaloides son activos a la luz polarizada Presentan una fluorescencia

caracteriacutestica bajo la luz UV o IR dando lugar a espectros caracteriacutesticos (Paris y

Hurabielle 1981)

133 Reconocimiento de los alcaloides

Las teacutecnicas de reconocimiento son basadas en la capacidad que tienen los

alcaloides en estado de sal (extractos aacutecidos) de combinarse con el yodo y

metales pesados como bismuto mercurio tungsteno formando precipitados se

28

utilizan reactivos generales para detectar alcaloides como reactivo de Wagner

reactivo de Mayer reactivo de Dragendorff reactivo de Hager reactivo de

Bertrand reactivo de Ehrlich y reactivo de Vitali-Morin (Paris y Hurabielle 1981)

134 Clasificacioacuten de los alcaloides

Habitualmente los alcaloides se han clasificado en funcioacuten de su estructura

distinguieacutendose principalmente los compuestos heterociacuteclicos de los no

heterociacuteclicos Actualmente existen varias formas de clasificarlos (Bruneton

1987) entre ellas se pueden distinguir

1341 Alcaloides alifaacuteticos

a Derivados de la ornitina (pirrolidinas tropaacutenicos pirrolizidiacutenicos)

b Derivados de la lisina (piperidinas quinolizidiacutenicos)

1342 Alcaloides de origen diverso

a Alcaloides terpeacutenicos y esteroidales

b Alcaloides diversos (purinas macrociclos etc)

1343 Alcaloides aromaacuteticos

a Derivados del aacutecido nicotiacutenico (piridinas)

b Derivados de la fenilalanina y tirosina (isoquinoleinas)

c Derivados del triptofano (indoacutelicos quinoleinas)

d Derivados de la histidina (imidazoles)

29

Alcaloides derivados del triptofano (Alcaloides Indoacutelicos)

Desde el punto de vista farmacoloacutegico ha habido mucho intereacutes sobre las bases

que contienen el nuacutecleo indoacutelico a raiacutez del descubrimiento de la actividad

alucinoacutegena del LSD asiacute como la actividad sedante de la reserpina aislada del

geacutenero Rauwolfia El auge del estudio fitoquiacutemico ocurrioacute en la deacutecada de los 60 y

se dirigiacutea principalmente a la familia Apocynaceae (Mercano y Hasegawa 1991)

Existen unos 800 alcaloides de este tipo distribuidos principalmente en la familia

Apocynaceae (geacuteneros Rauwolfia Aspidos-perma Strychnos y Vinca) menos

frecuentes en hongos y familias como Leguminoseae Malphigiaceae Rubiaceae y

Rutaceae donde los alcaloides presentan el grupo indoacutelico sencillo (Mercano y

Hasegawa 1991)

El triptofano es el precursor de estos alcaloides los cuales se clasifican en

triptaminas y en no triptaminas las triptaminas a su vez se subdividen en b-

carbolinas y en indoleninas y pueden ser triptaminas simples o triptaminas

complejas y estas pueden ser isopreacutenicas o no isopreacutenicas (Mercano y Hasegawa

1991) La figura 2 muestra la estructura quiacutemica del triptofano triptamina y sus

divisiones

Figura 2 Alcaloides derivados del Triptofano (Mercano y Hasegawa 1991)

30

Triptaminas simples

Las triptaminas simples juegan un importante papel en la cultura indiacutegena de

Ameacuterica por sus efectos alucinoacutegenos y extaacuteticos en sus ceremonias maacutegico

religiosas (Furst 1994) Se han encontrado en hongos alucinoacutegenos de

Mesoameacuterica del geacutenero Psilocybe Stropharia y Conocybe (―teonacatl o ―carne

de los dioses) usados por los indios Aztecas en sus ceremonias religiosas desde

hace maacutes de 1700 antildeos Se han encontrado en estos hongos los alcaloides

alucinoacutegenos la Psilocina y la Psilocibina que al ingerirlos produce diferentes

sensaciones auditivas y visuales relajacioacuten muscular depresiones y euforias

alternadas (Mercano y Hasegawa 1991)

La serotonina que juega un importante papel en la actividad neuronal se

encuentra tambieacuten en vegetales Se ha aislado en el pericarpio del banano el cual

seco cuando es fumado actuacutea como un alucinoacutegeno ligero (Seigler 1981)

De las glaacutendulas paroacutetidas del sapo comuacuten Bufo vulgaris se aiacutesla la bufotenina

derivado N-dimetilado de la serotonina que tambieacuten es el principio activo del Yopoacute

polvo de las semillas de Anadenanthera peregrina (Piptadenia peregrina)

Leguminoseae y especies del geacutenero Virola (Myristicaceae) que contiene tambieacuten

triptaminas son mezclados con cenizas e inhalados por medio de tubos de bambuacute

por los indiacutegenas del Orinoco en ceremonias maacutegico religiosas produciendo

alucinacioacuten e incoordinacioacuten motriz (Seigler 1981)

En la figura 3 se observan las estructuras de aquellos compuestos que estaacuten

clasificados como triptaminas simples

31

Figura 3 Triptaminas simples (Seigler 1981)

13 PSILOCIBINA Y PSILOCINA

La Psilocibina y la Psilocina son bioloacutegicamente sintetizadas en los hongos

pertenecientes a los geacuteneros de Psilocybe (Bigwood y Beug 1982 Wurst et al

1984)

La Psilocibina y la Psilocina se han identificado en todo el mundo en una variedad

de setas que son llamados hongos maacutegicos La ingestioacuten de pequentildeas

cantidades de alucinoacutegenos provoca el eacutextasis La actividad alucinoacutegena de la

Psilocibina es relativamente maacutes baja que la de la Psilocina Sin embargo la

Psilocibina se convierte faacutecilmente en Psilocina (componente activo principal) en

los sistemas bioloacutegicos Asiacute el desarrollo de un meacutetodo de determinacioacuten de la

Psilocibina es importante lo misma que la de la Psilocina (Kimie et al 2005)

La hidroacutelisis de la Psilocibina se consigue saturando con anhiacutedido carboacutenico una

solucioacuten acuosa de Psilocibina (para eliminar el oxiacutegeno del aire y calentaacutendola)

obteniendo asiacute una moleacutecula de 4hidroxi-dimetiltriptamina y una moleacutecula de aacutecido

fosfoacuterico (Mandrile et al 1984)

Como todos los faacutermacos derivados del indol estas sustancias han despertado

intereacutes porque se sospechoacute la posibilidad de que algunas de ellas se formen en el

32

organismo y que en ciertas psicosis especialmente en la esquizofrenia se

produzcan elevados niveles sanguiacuteneos que ocasionan algunos de los siacutentomas

(Mandrile et al 1984)

La figura 4 muestra la estructura quiacutemica de alcaloides como la Psilocibina y

Psilocina

Figura 4 Psilocibina y Psilocina (Mandrile et al 1984)

131 Antecedentes acerca de la obtencioacuten de Psilocibina y Psilocina

Una gran variedad de meacutetodos cromatograacuteficos para la determinacioacuten de

Psilocibina y Psilocina presentes en las incautaciones de hongos se han

publicado La cromatografiacutea de capa fina es utilizada debido a que eacutesta es muy

apropiada para la deteccioacuten de sustancias derivadas del triptofano (Brown et al

1972 Tanimukai 1967 Beug y Bigwood 1981) Aun asiacute meacutetodos que involucran

tanto la cromatografiacutea de alta eficiencia (HPLC) como la deteccioacuten fotomeacutetrica de

UV (Beug y Bigwood 1981 Wurst et al 1984 Borner y Brenneisen 1987 Perkal

et al 1980 Vanhaelen-Faestreacute y Vanhaelen 1984 Thomson 1980 White 1979

Sottolano y Lurie 1983) fueron establecidas y optimizadas para la cuantificacioacuten

de Psilocibina

Durante los uacuteltimos antildeos se han venido utilizando diferentes tipos de columna y

fase moacutevil con el fin de obtener la mayor cantidad posible de la sustancia de

intereacutes (Psilocibina)

33

En el antildeo 1981 en el instituto farmaceacuteutico de la Universidad de Oslo realizaron

una investigacioacuten con una columna de siacutelice con una fase moacutevil de metanol-nitrato

de amonio en donde no soacutelo se logroacute obtener Psilocibina y Psilocina sino tambieacuten

un nuevo producto conocido como beocistiacuten Se logroacute un porcentaje de separacioacuten

maacutexima de 75 ww (Christiansen et al 1981)

Asimismo en el antildeo 1984 en el instituto de microbiologiacutea de Amsterdam se

realizoacute un estudio con una columna C18 de siacutelice y una fase moacutevil de agua-etanol-

aacutecido aceacutetico de forma isocraacutetica en donde se obtuvo un porcentaje 025-115

y 002-016 de Psilocibina y Psilocina respectivamente en el hongo (Wurst

1984)

De igual manera en el antildeo 2003 en el instituto de ciencia policiaca en Japoacuten se

ejecutoacute la cromatografiacutea de alta eficiencia utilizando una columna C18 con una

fase moacutevil de aacutecido foacutermico de forma isocraacutetica y un detector de 220 nm un rango

de porcentaje de Psilocibina 014-042 wv en la capa mientras un 009-03

wv en el tallo (Tsujikawa et al 2003)

34

2 MATERIALES Y MEacuteTODOS

21 LOCALIZACIOacuteN

Las fermentaciones la medicioacuten del crecimiento micelial y la cuantificacioacuten del

consumo del sustrato y de proteiacutena se llevaron a cabo en el laboratorio de

Biotecnologiacutea de la Universidad EAFIT mientras que los anaacutelisis de cromatografiacutea

liacutequida de alta eficiencia (HPLC) se realizaron en el laboratorio de Quiacutemica

Instrumental de dicha Universidad

22 MICROORGANISMO DE ESTUDIO

La cepa del hongo Psilocybe cubensis (EAH01) con la cual se trabajoacute fue donada

por Joseacute Rodrigo Moreno Ingeniero del laboratorio de la Universidad Catoacutelica de

Oriente (UCO) La EAH01 permanece auacuten en el laboratorio de Biotecnologiacutea de la

Universidad EAFIT

Dicha cepa se cultivoacute en una caja Petri que conteniacutea Agar Extracto de Malta

(MEA) y se incuboacute a 30ordmC en una incubadora digital del laboratorio de

Biotecnologiacutea de la Universidad EAFIT La figura 5 representa una cepa de P

cubensis cultivada en medio soacutelido MEA

Figura 5 Psilocybe cubensis (EAH01) cultivada en medio soacutelido Agar Malta

35

23 COMPONENTES DEL MEDIO DE CULTIVO (FANG-ZHONG)

El medio sumergido utilizado para llevar a cabo las diferentes fermentaciones de

P cubensis fue el descrito por Fang-Zhong (2002) La tabla 1 muestra los

componentes de dicho medio y la concentracioacuten de cada uno de ellos Se destaca

que las fuentes de carbono utilizadas fueron glucosa y sacarosa usaacutendolas cada

una por separado para cada experimento y haciendo variaciones de

concentraciones de las mismas para los distintos ensayos

Tabla 1 Composicioacuten del medio de cultivo sumergido para evaluar el crecimiento micelial del P cubensis

Componentes Cantidad (gL)

Fuente de Carbono 30 ndash 50 - 70

Peptona 5

Extracto de levadura 5

KH2PO4 1

MgSO47H2O 05

Vitamina B1 005

24 PREPARACIOacuteN DE LOS DIFERENTES PREINOacuteCULOS DE P cubensis

EMPLEADOS PARA LAS FERMENTACIONES SUMERGIDAS

Con el propoacutesito de llevar a cabo cada uno de los ensayos fue necesario realizar

la preparacioacuten de un preinoacuteculo eacutesto con el fin de realizar un proceso de

adaptacioacuten del P cubensis al medio favoreciendo la disminucioacuten en cuanto a

tiempo (preferiblemente la eliminacioacuten de la aparicioacuten de un fase de latencia una

vez comenzada la fermentacioacuten)

La preparacioacuten de cada uno de los preinoacuteculos se realizoacute en 6 erlenmeyers de

1000 mL con 200 mL de medio cada uno los cuales fueron esterilizados a 120degC

por 15 minutos e inoculados con 4 discos de 5 mm aproximadamente de P

36

cubensis provenientes de la cepa previamente activada en Agar Malta durante 6

diacuteas Los erlenmeyers se llevaron a un agitador orbital por 6 diacuteas a 30ordmC y 100

rpm

25 PREPARACIOacuteN DE LOS MEDIOS DE CULTIVO Y LOS INOacuteCULOS DE P

cubensis UTILIZADOS PARA LAS FERMENTACIONES SUMERGIDAS

Una vez realizado el preinoacuteculo se procedioacute a preparar los medios de cultivo

utilizados para realizar los distintos experimentos de la siguiente manera se

prepararon medios que diferiacutean en la fuente de carbono (glucosa o sacarosa) y en

la concentracioacuten de la misma (30 gL 50 gL y 70 gL) teniendo asiacute un total de

seis fermentaciones Las demaacutes cantidades de los componentes del medio de

Fang-Zhong fueron las mismas que las usadas en el preinoacuteculo descritas en la

Tabla 1

En primer lugar se llevaron a cabo las tres fermentaciones de glucosa

preparando un total de 90 erlenmeyers (30 por cada concentracioacuten de azuacutecar por

duplicado) cada uno de los frascos conteniacutea 50 mL del medio en erlenmeyers de

250 mL e inoculados con 01 g de peso huacutemedo del preinoacuteculo aproximadamente

Los 90 frascos se llevaron durante 14 diacuteas a un agitador orbital a 100 rpm con una

temperatura de 30 degC

Posteriormente se llevaron a cabo las tres fermentaciones de sacarosa siguiendo

el mismo proceso descrito anteriormente para la glucosa

Una vez terminadas las fermentaciones de glucosa y sacarosa y realizados todos

los anaacutelisis correspondientes (generacioacuten de biomasa consumo de sustrato

consumo de proteiacutena y evaluacioacuten de la presencia de Psilocibina por medio de

cromatografiacutea liacutequida de alta eficiencia (HPLC)) se procedioacute a elegir la fuente de

carbono y concentracioacuten que mejores resultados arrojoacute tanto para la generacioacuten

37

de biomasa como para la produccioacuten del alcaloide con el fin de evaluarla

nuevamente adicionaacutendole un precursor (FA)

Para finalizar se procedioacute a preparar los medios con la fuente de carbono y la

concentracioacuten de la misma que arrojoacute mejores resultados es decir los ensayos

realizados con una concentracioacuten de 50 gL de glucosa adicionaacutendole al medio

FA a diferentes concentraciones correspondiente a valores de 05 gL 10 gL y

15 gL las demaacutes cantidades de los componentes remanentes del medio fueron

las mismas que las descritas anteriormente en la tabla 1

26 CUANTIFICACIOacuteN DEL CRECIMIENTO DE BIOMASA MEDIANTE LOS

MEacuteTODOS DE PESO HUacuteMEDO Y PESO SECO PARA CULTIVO

SUMERGIDO DE P cubensis

La cuantificacioacuten de biomasa para cada uno de los tratamientos se realizoacute usando

la metodologiacutea de peso huacutemedo y peso seco Para la cuantificacioacuten de biomasa

mediante el meacutetodo de peso huacutemedo se tomaron dos muestras provenientes de

cada erlenmeyer cada 24 horas las cuales fueron filtradas y pesadas con el fin de

obtener el valor de peso huacutemedo para cada tratamiento del P cubensis

Posteriormente la biomasa retenida en el papel filtro fue llevada a un secador que

se encontraba a una temperatura de 50ordmC durante 24 horas transcurrido el

tiempo la biomasa seca fue pesada con el fin de obtener datos de peso seco

Durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten se obtuvieron datos de peso huacutemedo y

peso seco por duplicado para cada una de las fermentaciones

27 AJUSTE DE LA CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO DE P cubensis AL

MODELO CINEacuteTICO LOGIacuteSTICO

Una vez realizada la recoleccioacuten de muestras para cada uno de los ensayos y su

posterior anaacutelisis se decidioacute modelar dichos datos mediante el modelo logiacutestico

38

(ecuacioacuten 1) el cual permite obtener variables cineacuteticas tales como la cantidad de

biomasa inicial (Xo) y la velocidad maacutexima de crecimiento (micromaacutex) para cada uno de

los tratamientos

Se decidioacute emplear el modelo logiacutestico ya que eacuteste muestra resultados maacutes reales

cuando se cultivan hongos debido a que su morfologiacutea es muy diferente a otros

microorganismos (pellets) dificultando la transferencia de masa (Bailey et al

1986)

Una vez linealizada la ecuacioacuten que describe dicho modelos se llega a la siguiente

expresioacuten

Ecuacioacuten 1 Ecuacioacuten linealizada del modelo logiacutestico

Posterior a la linealizacioacuten de la ecuacioacuten se procedioacute a graficar Ln ((XmaacutexX)-1)

vs tiempo con el fin de obtener como pendiente la velocidad maacutexima de

crecimiento (micromaacutex) y como intercepto el Ln ((XmaacutexXo)-1) el cual permitioacute la

obtencioacuten de la concentracioacuten inicial de biomasa

Obtenieacutendose asiacute los paraacutemetros cineacuteticos para cada ensayo correspondientes a

micromax y Xo

Se debe definir la concentracioacuten maacutexima de biomasa (Xmaacutex) para poder hallar los

paraacutemetros cineacuteticos mediante dicho modelo cabe aclarar que dicho valor se toma

de los resultados de biomasa adquiridos para cada uno de los ensayos mediante

la metodologiacutea de peso seco este valor variacutea para cada fermentacioacuten

Una vez ajustados los datos de cada tratamiento al modelo logiacutestico se procedioacute a

calcular de manera teoacuterica los valores de X (biomasa) que variacutea con el tiempo

39

teniendo en cuenta los paraacutemetros cineacuteticos arrojados mediante el modelo

logiacutestico utilizando la siguiente ecuacioacuten

Ecuacioacuten 2 Valores teoacutericos de biomasa en el tiempo

Estos valores de X teoacutericos obtenidos mediante la foacutermula anterior se grafican con

respecto a los valores de X obtenidos de manera experimental con el fin de

observar el ajuste del modelo logiacutestico a cada uno de los datos experimentales

28 EVALUACIOacuteN DEL CONSUMO DE SUSTRATO Y DEL CONSUMO DE

PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO

SUMERGIDO

Con el fin de evaluar el consumo de sustrato y proteiacutena por parte del P cubensis

durante las fermentaciones que conteniacutean glucosa en el medio se recolectaron

muestras cada 24 horas del liacutequido obtenido despueacutes de realizada la filtracioacuten de

la muestra que se utilizoacute para efectos de caacutelculo de peso seo dicho liacutequido

denominado sobrenadante fue almacenado a -4 degC Finalizadas cada una de las

fermentaciones se procedioacute a realizar el protocolo para evaluar el consumo de

sustrato para cada medio (Miller 1959) mediante el meacutetodo de DNS (Aacutecido

Dinitrosaliciacutelico) (Anexo 13) y el consumo de proteiacutenas mediante el meacutetodo de

LOWRY para cada fermentacioacuten (Anexo 15)

Para llevar a cabo la cuantificacioacuten de sustrato y proteiacutena en los distintos ensayos

fue necesario realizar las curvas de calibracioacuten correspondientes dichas curvas

con sus respectivos valores de concentracioacuten se muestran en los anexos 14 y 16

40

29 MEacuteTODO CUALITATIVO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE

ALCALOIDES (PSILOCIBINA) MEDIANTE EL USO DEL REACTIVO DE

DRAGENDORFF

Como se mencionoacute anteriormente el reactivo de Dragendorff es usado para

determinar de manera cualitativa la ausencia o presencia de alcaloides en una

muestra determinada Para llevar a cabo dicha prueba se recolectaron muestras

de la biomasa seca correspondientes a los diacuteas 12 13 y 14 de cada fermentacioacuten

las cuales fueron almacenadas a -4degC

Para determinar la presencia de Psilocibina se realizoacute el proceso descrito seguacuten

Musshoff et al (2000) el cual consistioacute en macerar cada una de las muestras de

biomasa hasta obtener un polvo fino luego se pesaron 10 mg de dicho polvo y a

esta cantidad se le agregoacute 1 mL de metanol Posteriormente una pequentildea

cantidad de esta mezcla se esparcioacute en un papel filtro en donde se le adicionoacute una

gota del reactivo de Dragendorff

Una vez realizada la prueba se dice que la muestra contiene presencia de

alcaloides si eacutesta presenta una coloracioacuten rojizo-amarilla

210 MEacuteTODO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE PSILOCIBINA

MEDIANTE CROMATOGRAFIacuteA LIacuteQUIDA DE ALTA EFICIENCIA (HPLC)

Una vez evaluada la presencia del alcaloide mediante el reactivo de Dragendorff

se procedioacute a determinar mediante el uso de cromatografiacutea liacutequida de alta

eficiencia (HPLC) la presencia de los alcaloides en la mezcla con sus respectivos

tiempos de retencioacuten para llevar a cabo la extraccioacuten de la Psilocibina se siguioacute el

meacutetodo descrito por Musshoff et al (2000) Para ello la muestra de biomasa

seca fue macera en un mortero hasta convertirla en un polvo fino Diez miligramos

41

de la muestra en polvo se extrajeron dos veces con 1 mL de metanol en un bantildeo

de ultrasonido durante 30 minutos Posterior a eacutesto se centrifugaron las muestras

a 3000 rpm durante 2 minutos el sobrenadante se depositoacute en un vial

independiente

El sobrenadante fue evaporado hasta sequedad bajo una corriente de nitroacutegeno

gaseoso Una parte de los residuos se disolvioacute en 200 microL de la fase moacutevil que

contiene HCOONH4 con una concentracioacuten 10 microM y un pH de 35

El equipo utilizado para realizar todos los anaacutelisis correspondientes a HPLC

cuenta con las siguientes caracteriacutesticas equipo Agient Technologies que consta

de una columna C18 de 46 mm 250 mm 5 mm con una fase moacutevil de

HCOONH4 con un flujo de 1 mLminuto un detector UV de 214 nm y una inyeccioacuten

de 20 μL y una temperatura de 25degC El experimento se corrioacute de modo isocraacutetico

con una fase moacutevil de agua 70 y HCOONH4 de 30

211 DETERMINACIOacuteN CUALITATIVA DE LA RESOLUCIOacuteN DEL

ALCALOIDE DE INTEREacuteS PARA LOS DIFERENTES ENSAYOS

Con el fin de determinar de manera cualitativa cuaacutel de los cromatogramas

arrojados mediante la teacutecnica de HPLC presentoacute mejor resolucioacuten del alcaloide

fue necesario realizar un supuesto acerca del tiempo de retencioacuten de la Psilocibina

durante la cromatografiacutea puesto que a pesar de haber contado con un

cromatograma (Tsujikawa et al 2003) (Anexo 18) y haber trabajado en las

mismas condiciones de eacuteste no se utilizoacute la misma fase moacutevil lo que puedo

generar variaciones en dicho tiempo Se asumioacute que el tiempo de retencioacuten varioacute

entre 62 y 72 minutos es decir entre este tiempo se encontroacute el pico de intereacutes

de la investigacioacuten

42

La eleccioacuten del criterio de pureza del compuesto de intereacutes se realizoacute observando

cuaacutel de los picos obtenidos muestra menor ruido es decir que a su alrededor no

tenga presencia de otros compuestos (Anexos 19 20 y 21)

212 DETERMINACIOacuteN PORCENTUAL DE COMPUESTOS PARA LOS

DIFERENTES ENSAYOS

La cuantificacioacuten de los compuestos se hizo mediante un porcentaje de aacuterea bajo

la curva debido a que no se contoacute con un estaacutendar interno

Para realizar dicho porcentaje se obtuvo la totalidad de las aacutereas presentes en el

perfil cromatograacutefico obtenido para las muestras de los diacuteas 12 13 y 14 de cada

fermentacioacuten y el porcentaje del aacuterea del metabolito de intereacutes la cual oscilaba

entre un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

En el momento de analizar los cromatogramas y de elegir el medio que mejor

resultados arrojoacute en cuanto a la produccioacuten de alcaloide se observoacute la resolucioacuten

del metabolito en cada una de las fermentaciones

213 CULTIVO SUMERGIDO DE P cubensis EN PRESENCIA DE FA

Despueacutes de haber elegido la fuente de carbono (glucosa) y su respectiva

concentracioacuten (50 gL) que mejores resultados arrojaron durante la investigacioacuten

se realizaron nuevamente fermentaciones del P cubensis en medio sumergido

(Fang-Zhong) donde la diferencia de estos medios con respecto a los

anteriormente utilizados radicoacute en la presencia de FA aminoaacutecido

Para dichas fermentaciones se contoacute con tres concentraciones diferentes de FA

(05 gL 1 gL 15 gL) realizadas por duplicado adicionalmente se montoacute

43

simultaacuteneamente con dichos ensayos las muestras correspondientes a los uacuteltimos

tres diacuteas de fermentacioacuten sin FA en el medio para efectos de comparacioacuten y asiacute

poder llevar a cabo un anaacutelisis estadiacutestico apropiado

Los datos obtenidos fueron analizados por medio de una ANOVA con el fin de

observar si existiacutean o no diferencias significativas en cuanto al crecimiento micelial

(concentracioacuten de biomasa) del P cubensis y asiacute poder determinar el medio que

mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten

214 DISENtildeO DE EXPERIMENTOS Y ANAacuteLISIS ESTADIacuteSTICO

El disentildeo estadiacutestico utilizado para realizar los anaacutelisis correspondientes a las

diferentes fermentaciones es un disentildeo factorial 23 Este estudio se basoacute en dos

factores que fueron las dos fuentes de carbono (glucosa y sacarosa) a su vez se

apoyoacute en tres niveles que fueron la variacioacuten en la concentracioacuten de las mismas

(30 gL 50 gL y 70 gL) De igual manera se fundamentoacute en dos variables de

respuesta el crecimiento micelial de P cubensis y el porcentaje de Psilocibina

presente en el microorganismo

Por medio del Software Statgraphics plus 51 se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico

basado en una ANOVA factorial Con ello se pretendioacute comparar estadiacutesticamente

los resultados de crecimiento micelial de biomasa (concentracioacuten) y produccioacuten de

Psilocibina para cada uno de los medios durante los 14 diacuteas de fermentacioacuten y en

especial en los uacuteltimos tres diacuteas de la misma puesto que durante este periacuteodo fue

evaluada la presencia del alcaloide

Es necesario hacer hincapieacute que para realizar dicha estadiacutestica fue necesario

ejecutar un estudio de normalidad el cual se comproboacute utilizando la graacutefica de

probabilidad normal a su vez se requirioacute un anaacutelisis de igualdad de varianza por

medio de una graacutefica de residuos Vs previsto con el fin de ver visualmente la

44

hipoacutetesis de la homocedasticidad todo ello con el fin de garantizar que la

investigacioacuten se comportoacute de forma normal Adicionalmente se contoacute con una

hipoacutetesis nula (Ho) y una Hipoacutetesis alterna (Ha) las cuales permitieron realizar las

conclusiones respectivas A continuacioacuten se enunciaraacuten cada una de eacutestas y los

paraacutemetros necesarios para dicho estudio

Ho Todas las medias son iguales es decir no existen diferencias

significativas entre los datos analizados

Ha Alguna de las medias es diferente lo que quiere decir que siacute existen

diferencias significativas

Paraacutemetro

Pvalor gt 005 Se acepta Ho

Pvalor le 005 Se rechaza Ho

45

3 RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

31 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P cubensis EN CULTIVO

SUMERGIDO (FANG-ZHONG) UTILIZANDO DIFERENTES FUENTES DE

CARBONO

Con el propoacutesito de evaluar el crecimiento micelial del P cubensis en medio

sumergido durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten se recurrioacute al uso de

metodologiacuteas conocidas como peso huacutemedo y peso seco en dicho trabajo soacutelo se

exponen los datos arrojados por el meacutetodo de peso seco

A continuacioacuten se presentan cada una de las fermentaciones de acuerdo al tipo de

sustrato empleado en las mismas los respectivos valores de peso seco obtenidos

y los anaacutelisis pertinentes para cada uno de los casos

311 Crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de glucosa

Inicialmente se evaluaron tres concentraciones de glucosa en el cultivo de P

cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) correspondientes a 30 gL 50 gL y

70 gL siendo en este caso la glucosa la principal fuente de carbono del P

cubensis

A continuacioacuten se muestran los valores de peso seco obtenidos para cada una de

las concentraciones de glucosa utilizadas durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten

46

0

01

02

03

04

05

06

07

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

ma

sa (g

L)

Tiempo (diacuteas)30gL 50gL 70gL

Graacutefico 1 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando tres diferentes concentraciones de

glucosa como fuente de carbono (Peso seco)

Del graacutefico 1 se puede observar que no hubo evidencia de fase de latencia para

ninguno de los ensayos posteriormente se aprecia que el crecimiento de biomasa

aumentoacute con el tiempo para las diferentes concentraciones de glucosa empleadas

Analizando las fermentaciones que conteniacutean 50 gL y 70 gL de glucosa se

puede afirmar que ambas presentan un comportamiento similar mostrando una

fase exponencial hasta el diacutea 11 y una fase estacionaria hasta el diacutea 14 de la

fermentacioacuten mientras que la fermentacioacuten que conteniacutea 30 gL de glucosa no

presentoacute fase estacionaria la fermentacioacuten durante los 14 diacuteas se encontraba en

fase exponencial a pesar de que entre los diacuteas 8 y 11 el crecimiento de P

cubensis se mantuvo constante

Asimismo se puede observar que el crecimiento maacutes bajo en cuanto a

concentracioacuten de biomasa se generoacute en la concentracioacuten de 30 gL siendo eacuteste

de 048 gL mientras que en las concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa

los crecimientos maacuteximos fueron muy similares 055 gL y 062 gL

respectivamente

47

Lo dicho anteriormente se ratifica una vez analizados los resultados obtenidos

estadiacutesticamente donde se obtuvo un P-valor igual a cero indicando que existen

diferencias significativas en cuanto al crecimiento micelial de biomasa

(concentracioacuten de biomasa durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten) El graacutefico 2

ilustra la presencia de dos grupos homogeacuteneos lo que indica que las

concentraciones de 50 gL y 70 gL no tienen diferencias significativas del

crecimiento micelial entre cada una de ellas mientras que la concentracioacuten de 30

gL siacute presenta dichas diferencias significativas con respecto a las dos

concentraciones anteriores (Anexo 1)

Con todo eacutesto se expone que la concentracioacuten de glucosa de 50 gL es la que se

eligioacute debido a que es maacutes econoacutemico utilizar 50 gL de glucosa que 70 gL

Tratamientos con diferentes concentraciones de glucosa

Media 30 gL glucosa (a) 022

Media 50 gL glucosa (b) 032

Media 70 gL glucosa (b) 034

a

bb

0

005

01

015

02

025

03

035

04

045

Co

nce

ntr

acioacute

n b

iom

asa

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 2 Crecimiento micelial de P cubensis en cultivo sumergido bajo tres concentraciones de glucosa

48

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute glucosa

como fuente de carbono

Una vez realizada la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

(Fang-Zhong) usando diferentes concentraciones de glucosa se procedioacute a

ajustar los datos obtenidos al modelo logiacutestico Los crecimientos maacuteximos de

biomasa obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco para cada uno de los

ensayos fueron 048 gL 065 gL y 062 gL para concentraciones de 30 gL 50

gL y 70 gL de glucosa respectivamente La tabla 2 muestra los paraacutemetros

cineacuteticos obtenidos mediante el modelo para cada una de las concentraciones

Tabla 2 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando glucosa como fuente

de carbono

30gL 50gL 70gL

microx (diacutea-sup1) 016 microx (diacutea-sup1) 017 microx (diacutea-sup1) 015

micromax (diacutea-sup1) 027 micromax (diacutea-sup1) 035 micromax (diacutea-sup1) 034

X0 (gL) 005 X0 (gL) 008 X0 (gL) 008

R2 096 R2

092 R2 085

De la tabla 2 se puede observar que la concentracioacuten inicial de biomasa (Xo)

estuvo muy cercana para cada una de las concentraciones de glucosa utilizadas

Para 30 gL de glucosa la velocidad maacutexima de crecimiento (micromax) fue mucho

menor que la obtenida para 50 gL y 70 gL eacutesto pudo ser debido a que fue el

medio que menor cantidad de glucosa conteniacutea mientras que para las otras dos

concentraciones de glucosa la velocidad maacutexima de crecimiento fue similar

Al comparar las velocidades maacuteximas de las tres concentraciones de glucosa

utilizadas se evidencia que la fermentacioacuten que conteniacutea 50 gL presentoacute una

micromaacutex mayor correspondiente a 035 diacutea-1 esto sugiere que a mayores

concentracioacuten de glucosa (70 gL) puede ocurrir una inhibicioacuten por sustrato otro

49

criterio que afirma que dicha concentracioacuten fue la que mejores resultados arrojoacute de

las tres concentraciones de glucosa utilizadas para el crecimiento del P cubensis

en el medio de Fang-Zhong Ademaacutes se observa que este experimento fue el que

mayor velocidad especiacutefica de crecimiento presento siendo esta de 017 diacutea-1

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos utilizando la ecuacioacuten

descrita anteriormente en la metodologiacutea con el propoacutesito de observar que tanto

se ajustaron los valores de biomasa hallados experimentalmente con los valores

de biomasa teoacutericos arrojados por el modelo logiacutestico El graacutefico 3 muestra los

valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales con respecto al

tiempo

0

01

02

03

04

05

06

07

0 2 4 6 8 10 12 14

Biom

asa

(gL

)

Tiempo (diacutea)

X exp (30 gL) X exp (50 gL) X exp (70 gL)

X teoacuterico (30 gL) X teoacuterico (50 gL) X teoacuterico (70 gL)

Graacutefico 3 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico

graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes concentraciones de glucosa

Al observar el graacutefico 3 se puede notar que para los ensayos de 50 gL y 70 gL

de glucosa los valores de biomasa teoacutericos se encuentran un poco desfasados de

los valores de biomasa hallados de manera experimental mientras que para el

ensayo que conteniacutea 30 gL de glucosa se observa un buen ajuste de los datos

50

obtenidos experimentalmente al modelo logiacutestico La tabla 2 reitera lo dicho

anteriormente al exponer los valores de R2 los cuales explican la relacioacuten que

tienen los datos teoacutericos con los experimentales

312 Crecimiento micelial del P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de sacarosa

Una vez evaluado el crecimiento de biomasa usando glucosa como fuente de

carbono se procedioacute a evaluar el efecto que teniacutea el cambio de la fuente de

carbono por sacarosa en el crecimiento micelial del P cubensis en medio

sumergido

El graacutefico 4 muestra de manera ilustrativa como fue el crecimiento micelial del P

cubensis para cada una de las concentraciones de sacarosa utilizadas durante los

14 diacuteas mediante el meacutetodo de peso seco

0

01

02

03

04

05

06

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Biom

asa (

gL)

Tiempo (diacuteas)

30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 4 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando diferentes concentraciones de sacarosa

como fuente de carbono (Peso seco)

51

En el graacutefico 4 se puede observar que tanto para una concentracioacuten de 30 gL

como para 70 gL de sacarosa el hongo llega a su fase estacionaria cerca del

quinto diacutea de la fermentacioacuten mientras que para una concentracioacuten de 50 gL se

observa un comportamiento diferente puesto que el microorganismo tiene un

crecimiento exponencial hasta el diacutea 5 en donde entra a una etapa de transicioacuten o

estacionaria durante 3 diacuteas aproximadamente luego de la cual inicia nuevamente

su crecimiento de forma exponencial hasta llegar al diacutea 11 en donde siacute empieza

su fase estacionaria

Al igual que en las tres fermentaciones que conteniacutean glucosa en estas

fermentaciones de sacarosa se observa mediante el graacutefico anterior que no hubo

presencia de fase de latencia

El crecimiento maacuteximo de biomasa en cuanto a concentracioacuten lo presentoacute aquella

fermentacioacuten que conteniacutea 70 gL de sacarosa el cual fue de 057 gL seguida de

la de 50 gL con un crecimiento maacuteximo de biomasa de 045 gL y posteriormente

la concentracioacuten de 30 gL obtuvo un crecimiento maacuteximo de 026 gL

De acuerdo al anaacutelisis estadiacutestico que se realizoacute para cada una de las

fermentaciones se dedujo que las diferencias en cuanto al crecimiento micelial de

biomasa con respecto a la concentracioacuten de la misma son significativas entre

cada una de las fermentaciones es decir fue diferente la concentracioacuten de

biomasa obtenida cuando se trabajoacute con cada una de distintas concentraciones de

sacarosa Lo dicho anteriormente se muestra a traveacutes del graacutefico 5 (Anexo 2)

52

Tratamientos con diferentes concentraciones de sacarosa

Media 30 gL sacarosa (a) 02

Media 50 gL sacarosa (b) 032

Media 70 gL sacarosa (c) 043

a

b

c

0

02

04

Co

nce

ntr

acioacute

n b

iom

asa

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 5 Crecimiento micelial para tres diferentes concentraciones de sacarosa

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute sacarosa

como fuente de carbono

Una vez realizadas las cineacuteticas de crecimiento del P cubensis para cada

concentracioacuten de sacarosa empleada se procedioacute a ajustar los datos obtenidos al

modelo logiacutestico cabe recalcar que es necesario establecer los crecimientos

maacuteximos de biomasa obtenidos para cada uno de los ensayos los cuales fueron

026 gL 045 gL y 057 gL para concentraciones de 30 gL 50 gL y 70 gL de

sacarosa respectivamente

Una vez aplicado el modelo logiacutestico para cada tratamiento se obtuvieron valores

de velocidad maacutexima de crecimiento y biomasa inicial para cada concentracioacuten de

sacarosa utilizada en el medio los cuales se muestran en la tabla 3

53

Tabla 3 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando sacarosa como

fuente de carbono

30gL 50gL 70gL

microx (diacutea-sup1) 030 microx (diacutea-sup1) 014 microx (diacutea-sup1) 041

micromax (diacutea-sup1) 037 micromax (diacutea-sup1) 042 micromax (diacutea-sup1) 067

X0 (gL) 01 X0(gL) 01 X0 (gL) 011

R2 061 R2 089 R2 095

De la tabla 3 se ratifica que se utilizoacute una concentracioacuten inicial de biomasa igual

para cada una de las fermentaciones aproximadamente 01 gL ademaacutes se

observa un aumento en la velocidad maacutexima de crecimiento con respecto a la

cantidad de sacarosa empleada es decir que el hecho de haber aumentado la

concentracioacuten de sacarosa en el medio favorecioacute el aumento en la velocidad

maacutexima de crecimiento del P cubensis siendo eacutesta mayor cuando se trabajoacute a una

concentracioacuten de 70 gL de sacarosa De igual manera se aprecia que el

tratamiento que conteniacutea 70 gL de sacarosa presentoacute una velocidad especiacutefica de

crecimiento mayor que los demaacutes siendo eacutesta de 041 diacutea-1

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos el graacutefico 6 ilustra los

valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales graficados con

respecto al tiempo

54

0

01

02

03

04

05

06

0 2 4 6 8 10 12 14

Bio

mas

a (g

L)

Tiempo (Diacutea)

X exp (30 gL) X exp (50 gL) X exp (70 gL)

X teoacuterico (30 gL) X teoacuterico (50 gL) X teoacuterico (70 gL)

Graacutefico 6 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes

concentraciones de sacarosa

Del graacutefico 6 se puede observar como los valores de biomasa experimentales se

ajustaron a los valores de biomasa teoacutericos arrojados por el modelo logiacutestico lo

que quiere decir la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

cuando se utilizoacute 70 gL se ajustoacute correctamente al modelo logiacutestico lo que se

corrobora en la tabla 2 gracias al valor obtenido para el R2 que indica la relacioacuten

de los datos teoacutericos con respecto a los experimentales Por otro lado para las

fermentaciones de 30 gL y 50 gL de sacarosa a pesar de parecer que

presentaron un buen ajuste al calcular la relacioacuten de los datos teoacutericos con

respecto a los experimentales (R2) se concluye que el ajuste no fue tan bueno

55

313 Comparacioacuten entre el crecimiento micelial de P cubensis en los

cultivos sumergidos utilizando glucosa y sacarosa como fuente de

carbono

Ahora bien es igualmente importante realizar un anaacutelisis comparativo entre ambas

fuentes de carbono empleadas con el fin de determinar si existen o no diferencias

significativas entre dichas fuentes de carbono

De acuerdo al anaacutelisis estadiacutestico se dice que existen diferencias significativas del

crecimiento micelial del P cubensis en cuanto al diacutea y la concentracioacuten de

sustrato empleado es decir concentracioacuten de glucosa y sacarosa (Anexo 3) pero

se observa claramente que no hay diferencias significativas de dicho crecimiento

con respecto al tipo de sustrato utilizado debido a que el P-valor arrojado por la

estadiacutestica fue de 01217 lo que sugiere que se debe utilizar la sacarosa gracias

a la disminucioacuten de costos que se generariacutean durante el proceso todo ello gracias

al costo de la sacarosa es inferior al de glucosa Sin embargo para elegir la fuente

de carbono que mejores resultados arrojoacute no soacutelo se basoacute en la cantidad de

biomasa producida sino que se procedioacute a examinar los barridos espectrales

arrojados por el anaacutelisis de HPLC con el fin de determinar la fuente de carbono

que mejor resolucioacuten mostroacute del alcaloide que en esta investigacioacuten fue glucosa a

una concentracioacuten de 50 gL

De igual manera el graacutefico 7 muestra las medias obtenidas mediante el anaacutelisis

estadiacutestico para las fermentaciones trabajadas con glucosa y sacarosa Aun asiacute

es necesario hacer hincapieacute que eacuteste no es el criterio principal para la obtencioacuten

del medio que mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten por lo tanto se

deben seguir realizando los diferentes anaacutelisis descritos anteriormente en este

trabajo

56

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y

sacarosa)

Media para glucosa (a) 029

Media para sacarosa (a) 032

aa

0

01

02

03

Conc

entr

acioacute

n bi

omas

a (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 7 Crecimiento micelial para dos diferentes fuentes de carbono (glucosa y sacarosa)

314 Crecimiento micelial del P cubensis en cultivo sumergido utilizando

glucosa y fenilalanina en el medio

Se decidioacute realizar un uacuteltimo ensayo acerca del efecto que teniacutea la adicioacuten de un

aminoaacutecido llamado Fenilalanina (FA) al medio Fang-Zhong sobre la produccioacuten

del alcaloide y por ende sobre la generacioacuten de biomasa

Debido a los anaacutelisis realizados anteriormente se concluyoacute que la mejor fuente de

carbono fue la glucosa a una concentracioacuten de 50 gL De la misma manera que

en los numerales anteriores se evaluoacute la cineacutetica del crecimiento micelial del P

cubensis mediante los meacutetodos de peso huacutemedo y peso seco Las mediciones

fueron realizadas por duplicado y promediadas para la fuente de carbono elegida

(glucosa 50 gL) y las diferentes concentraciones de FA en el medio

correspondientes a 05 gL 1 gL 15 gL con el fin de encontrar el medio que

mejores resultados arrojoacute en cuanto a crecimiento micelial y generacioacuten del

57

alcaloide de intereacutes Los datos obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco se

muestran en el graacutefico 8

Cabe resaltar que junto con las tres fermentaciones de 05 gL 10 gL y 15 gL

de FA se montaron a su vez seis muestras correspondientes a los diacuteas 12 13 y

14 de la fermentacioacuten que conteniacutea 0 gL de FA eacutesto con el propoacutesito de analizar

los datos de manera estadiacutestica y poder hacer comparaciones con respecto a la

generacioacuten de biomasa y a la produccioacuten del alcaloide de intereacutes ambas medidas

con respecto a la concentracioacuten

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

11

12

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Biom

asa

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 8 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando diferentes concentraciones de FA y 50

gL de glucosa como fuente de carbono (Peso seco)

Al analizar el graacutefico 8 es decir el crecimiento micelial (concentracioacuten de

biomasa) seguacuten la concentracioacuten de FA en el tiempo se puede notar que no hubo

presencia de fase de latencia para ninguna de las concentraciones de FA

utilizadas ademaacutes el crecimiento de biomasa en cada caso se aprecia de manera

58

muy similar llegando los tres ensayos a la fase estacionaria el diacutea 12 de la

fermentacioacuten

Observando el graacutefico 8 se puede identificar que el mayor contenido de biomasa

fue de 108 gL obtenida el diacutea 13 para una concentracioacuten 10 gL de FA para

concentraciones de 05 gL y 15 gL de FA la concentracioacuten maacutexima de biomasa

fue 106 gL y 101 gL respectivamente Auacuten asiacute al considerar los resultados

obtenidos se puede ratificar que es indiferente la cantidad de FA necesaria para

obtener concentracioacuten de biomasa por ende se decide que el medio que mejores

resultados arrojoacute fue el que conteniacutea 05 gL FA debido a que fue la

concentracioacuten de FA que mejor resolucioacuten del alcaloide presentoacute paraacutemetro

observado mediante los cromatogramas obtenidos del anaacutelisis de HPLC (Anexos

19 20 y 21) y ademaacutes porque con dicha cantidad los costos de la materia prima

seriacutean menores Cabe resaltar que el uso de FA generoacute un aumento significativo

duplicando la produccioacuten de biomasa por lo tanto se testifica que siacute hubo

duplicacioacuten en cuanto a la concentracioacuten de biomasa en los medios que conteniacutea

FA con respecto a los medios que no conteniacutean FA se dice entonces que a su

vez se podriacutea haber generado mayor cantidad de Psilocibina en los medios que

teniacutean FA ya que dicho alcaloide se produce de manera intracelular por tal

razoacuten al aumentar la cantidad de biomasa en el medio se aumenta la cantidad de

dicho alcaloide

De igual manera se analizaron los datos estadiacutesticamente y se llegoacute a apreciar

que no existen diferencias significativas en cuanto a la produccioacuten de biomasa y la

cantidad de FA utilizada en el medio Del mismo modo al analizar la tabla de

contrastes muacuteltiple de rangos se reitera que siacute existen diferencias significativas

entre el crecimiento micelial de biomasa (concentracioacuten de biomasa) en el tiempo

cuando se trabajoacute con FA o sin eacuteste Eacutesto se puede observar en el graacutefico 9

(Anexo 4)

59

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 032

Media 05 gL FA (b) 065

Media 10 gL FA (b) 066

Media 15 gL FA (b) 069

a

b b b

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

Conc

entr

acioacute

n bi

omas

a (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 9 Crecimiento micelial para glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y tres diferentes concentraciones de FA

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute 50 gL de

glucosa como fuente de carbono y diferentes concentraciones de FA

En primer lugar se fijaron los valores de crecimiento maacuteximo de biomasa para

cada una de las concentraciones obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco con

el fin de hallar los paraacutemetros cineacuteticos mediante el modelo logiacutestico Los

crecimientos maacuteximos de biomasa obtenidos fueron los siguientes 106 gL 108

gL y 101 gL para concentraciones de 05 gL 10 gL y 15 gL de FA

respectivamente y 50 gL de glucosa

Una vez realizado el modelo logiacutestico para cada tratamiento se obtuvieron los

valores de velocidad maacutexima de crecimiento y concentracioacuten de biomasa inicial

para cada ensayo los cuales se muestran en la tabla 4

60

Tabla 4 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando 50 gL de glucosa

como fuente de carbono y diferentes concentraciones de FA

05gL 10gL 15gL

microx (diacutea-sup1) 018 microx (diacutea-sup1) 012 microx (diacutea-sup1) 012

micromax (diacutea-sup1) 045 micromax (diacutea-sup1) 035 micromax (diacutea-sup1) 044

X0 (gL) 01 X0 (gL) 017 X0 (gL) 016

R2 095 R2 082 R2 088

Seguacuten los valores arrojados por el modelo logiacutestico que se encuentran

presentados en la tabla 4 se puede decir que se presentoacute una valor de biomasa

inicial similar para los tratamientos de 1 gL y 15 gL de FA mientras que para las

fermentaciones que conteniacutean 05 gL de FA se tiene una diferencia de un 50

aproximadamente Ademaacutes se puede observar que a la concentracioacuten de 05 gL

de FA es la que mayor velocidad maacutexima de crecimiento presenta siendo esta

045 diacuteamacrsup1 a su vez dicha concentracioacuten presentaacute la microx mayor correspondiente a

018 diacutea-1 Debido a eacutesto y al criterio de mejor resolucioacuten del alcaloide observado

en los anaacutelisis de HPLC (Anexos 19 20 y 21) se concluye que el medio que

mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten para la generacioacuten de biomasa

y la produccioacuten de la Psilocibina es 05 gL de FA y 50 gL de glucosa

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos el graacutefico 10 muestra

los valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales graficados con

respecto al tiempo

61

0

02

04

06

08

1

12

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Bio

mas

a (g

L)

Tiempo (Diacutea)

X exp (05 gL) X exp (10 gL) X exp (15 gL)

X teoacuterico (05 gL) X teoacuterico (10 gL) X teoacuterico (15 gL)

Graacutefico 10 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes

concentraciones de FA y 50 gL de glucosa

Se puede decir gracias al graacutefico 10 que los valores de biomasa experimentales

se ajustaron a los valores de biomasa teoacutericos hallados mediante el modelo

logiacutestico es decir la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

cuando se usaron diferentes concentraciones de FA en el medio se ajustoacute

correctamente al modelo logiacutestico esto se reitera con los valores de R2 mostrados

anteriormente en la tabla 4

32 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE

DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

La evaluacioacuten del consumo de sustrato durante la fermentacioacuten con respecto al

tiempo es de suma importancia puesto que eacuteste es el principal componente

limitante del crecimiento presente en el medio de cultivo

62

A continuacioacuten se analizaraacuten dichos consumos para los diferentes ensayos

321 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando diferentes concentraciones de glucosa

Una vez halladas las concentraciones de sustrato para cada una de las

fermentaciones que conteniacutean glucosa en el medio se procedioacute a graficar dichos

valores con respecto al tiempo

El graacutefico 11 ilustra los datos obtenidos sobre el consumo de sustrato de las tres

fermentaciones que conteniacutean glucosa y a su vez como se comportoacute el

crecimiento de biomasa para cada ensayo durante los 14 diacuteas de fermentacioacuten

0

01

02

03

04

05

06

07

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14B

iom

asa

(gL

)

Glu

cosa

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50GL 70 GL 30gL 50gL 70gL

Graacutefico 11 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de glucosa como

fuente de carbono

Al observar el graacutefico 11 se expone que el P cubensis consumioacute mayor cantidad

de glucosa cuando esta estaba a una concentracioacuten de 70 gL correspondiendo a

63

un porcentaje de 62 mientras que para 50 gL y 30 gL fue de 23 y 30

respectivamente

Comparando el consumo de glucosa en sus diferentes concentraciones con el

crecimiento micelial del hongo se puede observar que a una concentracioacuten de

glucosa de 30 gL no soacutelo se tuvo un menor consumo de sustrato sino que

tambieacuten se generoacute un menor crecimiento de biomasa Mientras que a

concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa a pesar de presentar diferencias

en cuanto al porcentaje de sustrato consumido el crecimiento micelial es similar

(no presenta diferencias significativas) lo que indica que el hongo no requiere

tanta concentracioacuten de glucosa para su crecimiento eacutesto se puede afirmar soacutelo

para este ensayo a estas condiciones

De igual manera en el graacutefico 11 al analizar la tendencia del consumo de

sustrato las concentraciones de glucosa de 50 gL y 70 gL presentan una

disminucioacuten notoria hasta el diacutea 11 para dicho consumo Esto se debe a que en

ese diacutea inicioacute la fase estacionaria del hongo en ambas fermentaciones en donde

el P cubensis requeriacutea alimento uacutenicamente para mantenerse y producir

metabolitos secundarios Mientras que para la concentracioacuten de glucosa de 30 gL

el consumo de glucosa fue muy poco a partir del quinto diacutea de la fermentacioacuten

esto se atribuye a que la cineacutetica de crecimiento micelial del P cubensis presentoacute

una fase estacionaria temprana entre los diacuteas 8 y 11 indicando que no necesitaba

consumir casi glucosa puesto que no estaba creciendo

322 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando diferentes concentraciones de sacarosa

Los datos obtenidos sobre el consumo de sacarosa para cada una de las

concentraciones utilizadas (30 gL 50 gL y 70 gL de sacarosa) durante los 14

diacuteas de la fermentacioacuten se muestran en el graacutefico 12 a su vez se ilustran en dicho

64

graacutefico el comportamiento del crecimiento micelial para cada ensayo durante los

14 diacuteas de fermentacioacuten para efectos de anaacutelisis

0

01

02

03

04

05

06

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Sac

aro

sa (g

L)

Tiempo (diacuteas)

30gL 50gL 70gL 30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 12 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de sacarosa como

fuente de carbono

Al observar el graacutefico 12 se puede decir que el P cubensis consumioacute mayor

cantidad de sacarosa cuando eacutesta estaba a una concentracioacuten de 70 gL en el

medio presentando un porcentaje de consumo del 49 mientras que para las

concentraciones de 50 gL y 30 gL de sacarosa se tuvo un porcentaje de

consumo de 24 y 37 Esto igual que en el consumo de glucosa se puede

deber a que al tener mayor concentracioacuten de sustrato en el medio el P cubensis

genera mayor afinidad por el mismo haciendo que dicho hongo se consuma

grandes cantidades de sacarosa durante el tiempo

Igualmente se observa que aproximadamente en el noveno diacutea de la

fermentacioacuten las tres diferentes concentraciones de glucosa (30 gL 50 gL y 70

65

gL) se mantienen casi constantes en el tiempo ello gracias a que en este diacutea el

hongo se encontraba en fase estacionaria en los tres ensayos

323 Comparacioacuten entre el consumo de sustrato de P cubensis en los

cultivos sumergidos con diferentes fuentes de carbono

Con el fin de identificar cuaacutel de las dos fuentes de carbono fue consumida en

mayor proporcioacuten por parte del P cubensis se procedioacute a realizar un anaacutelisis

estadiacutestico donde comparamos las dos fuentes de carbono empleados con

respecto al consumo de sustrato obtenido (concentracioacuten de glucosa y sacarosa

en cada uno de los medios) donde se consiguioacute un P-valor de 00811 con

respecto al tipo de sustrato lo que indica que no existen diferencias en cuanto al

consumo de sustrato y el tipo del mismo es decir es indiferente cuaacutel de los dos

sustratos (glucosa o sacarosa) se utilice para que se del consumo del mismo por

parte del P cubensis Observacioacuten que se reitera en la tabla de contraste muacuteltiple

que muestra que se trabajoacute como un grupo homogeacuteneo Igualmente el graacutefico 13

muestra las medias de consumo de sustrato (concentracioacuten durante los 14 diacuteas)

obtenidas mediante el anaacutelisis estadiacutestico y reitera que no existen diferencias

significativas con respecto al tipo de sustrato utilizado para el cultivo del P

cubensis en medio sumergido (Anexo 5)

66

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 3431

Media sacarosa (a) 3678

a

a

32

34

36

38

Co

nce

ntr

acioacute

n s

ust

rato

(g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 13 Consumo de sustrato para cada una de las fuentes de carbono utilizadas

Aun asiacute al comparar los graacuteficos 11 y 12 se puede observar un mayor consumo

de glucosa que de sacarosa lo que lleva a concluir que es mejor emplear la

primera (glucosa)

324 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando glucosa y fenilalanina en el medio

Los datos obtenidos acerca del consumo de sustrato durante los 14 diacuteas de la

fermentacioacuten para cada uno de los medios que conteniacutean 50 gL de glucosa y

diferentes concentraciones de FA (05 gL 1 gL y 15 gL) se muestran en el

graacutefico 14 De igual manera se ilustran en dicho graacutefico las cineacuteticas de

crecimiento micelial para cada una de las fermentaciones que teniacutean 50 gL de

glucosa y diferentes concentraciones de FA con el fin de realizar los anaacutelisis

pertinentes

67

0

02

04

06

08

1

12

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Glu

cosa

50

gL

+ F

A (g

L)

Tiempo (diacuteas)

05gL 10gL 15gL 05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 14 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando 50 gL de glucosa como fuente de carbono y

diferentes concentraciones de FA

Analizando el graacutefico 14 se puede decir que el consumo de glucosa durante el

tiempo fue igual para las fermentaciones que conteniacutea concentraciones de 1 gL y

15 gL de FA dichos consumos corresponde a valores de 23 mientras que

para el ensayo que teniacutea una concentracioacuten de 05 gL de FA el porcentaje de

consumo fue del 18 Asimismo se presentaron diferencias significativas en

cuanto al consumo de sustrato entre los diferentes ensayos

El graacutefico 15 expone las medias del consumo de sustrato (concentracioacuten) de cada

una de las muestras y las diferencias existentes entre ellas se evidencia que la

adicioacuten de FA disminuyoacute el consumo de glucosa ademaacutes que en los ensayos se

presentaron tres grupos homogeacuteneos diferentes En el primer grupo (a) que

contiene las fermentaciones del P cubensis con una concentracioacuten de 50 gL de

glucosa y en ausencia de FA se obtuvo una media de 356 gL la cual indica un

mayor consumo de sustrato Luego el segundo grupo (c) se compone de las

concentraciones de 1 gL y 15 gL de FA presentando una media de 413 gL y

de 426 gL respectivamente y el uacuteltimo grupo (b) corresponde a una

68

concentracioacuten de 05 gL de FA el cual presenta el menor consumo de glucosa al

exponer una media 466 gL

Seguacuten lo anterior y el graacutefico 15 se dice que siacute existieron diferencias significativas

en cuanto al consumo de sustrato (concentracioacuten durante los 14 diacuteas) en los

uacuteltimos tres diacuteas cuando se trabajo con FA y sin FA y a su vez se encontraron

diferencias significativas de la concentracioacuten de sustrato en el medio cuando se

teniacutea una concentracioacuten de FA correspondiente a 05 gL con relacioacuten a las otras

dos concentraciones de FA (10 gL y 15 gL) mientras que entre estas dos

uacuteltimas concentraciones de FA (10 gL y 15 gL) no se encontraron diferencias

significativas (Anexo 6)

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 3564

Media 05 gL FA (b) 466

Media 10 gL FA (c) 4131

Media 15 gL FA (c) 426

a

b c c

0

10

20

30

40

50

60

Conc

entr

acioacute

n su

stra

to (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 15 Consumo de sustrato para cada una de las concentraciones de FA utilizadas

69

33 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE

DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

Las fuentes de proteiacutena que posee el medio de Fang-Zhong son extracto de

levadura y peptona que representan una cantidad de 10 gL para cada ensayo

eacutesta cantidad se mantuvo constante para cada fermentacioacuten

Se evaluoacute el consumo de proteiacutena por parte del P cubensis durante los 14 diacuteas

de la fermentacioacuten para cada uno de los ensayos

A continuacioacuten se analizan los resultados obtenidos para cada uno de los

tratamientos

331 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de glucosa

Una vez se calcularon las concentraciones de proteiacutena en el medio para cada

ensayo se graficaron dichos valores con respecto al tiempo

El graacutefico 16 muestra como se comportoacute el consumo de proteiacutena con respecto al

tiempo para cada una de las tres concentraciones de glucosa utilizadas y a su vez

como se comportoacute el crecimiento de biomasa para cada ensayo durante los 14

diacuteas de fermentacioacuten

70

0

01

02

03

04

05

06

07

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Pro

tein

a (g

L)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50 GL 70 GL 30 gL Biomasa 50 gL Biomasa 70 gL Biomasa

Graacutefico 16 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de glucosa como

fuente de carbono

Analizando el graacutefico 16 se puede observar que el consumo de proteiacutena se dio

casi en su totalidad El ensayo que mayor consumo de proteiacutena presentoacute fue el

que conteniacutea 30 gL de glucosa arrojando un porcentaje de consumo del 98

mientras que las fermentaciones realizadas a concentraciones de 50 gL y 70 gL

de glucosa presentaron un porcentaje de consumo de proteiacutena del 91 y 90

respectivamente

Al enfocarnos en la relacioacuten existente entre el consumo de proteiacutena y el

crecimiento micelial del P cubensis se puede notar gracias al graacutefico 16 que la

relacioacuten es directamente proporcional debido a que el consumo de proteiacutena fue

permanente mientras el hongo se encontraba en fase exponencial es decir el P

cubensis necesitaba de la proteiacutena para aumentar su crecimiento mientras que en

el momento en que el microorganismo comenzoacute su fase estacionaria la

concentracioacuten de proteiacutena en el medio se mantuvo constante esto uacuteltimo soacutelo es

vaacutelido para concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa puesto que ambas

llegaron a la fase estacionaria

71

332 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de sacarosa

Una vez obtenidos los valores de consumo de proteiacutena para cada concentracioacuten

de sacarosa utilizada se precedioacute a graficarlos con respecto al tiempo dichos

datos se encuentran en el graacutefico 17 De igual manera en este graacutefico se

representa la cineacutetica de crecimiento de biomasa para el P cubensis de acuerdo a

las distintas concentraciones de sacarosa utilizadas

0

01

02

03

04

05

06

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Prot

eiacutena

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50 GL 70 GL 30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 17 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de sacarosa como

fuente de carbono

El graacutefico 17 ilustra el consumo casi en su totalidad de la proteiacutena para cada uno

de los tratamientos El ensayo que mayor consumo de proteiacutena presentoacute fue el

que conteniacutea 30 gL de sacarosa exponiendo un porcentaje de consumo del 89

mientras que las concentraciones de 50 gL y 70 gL de sacarosa arrojaron

porcentajes de consumo del 86 y 57 respectivamente

Ahora bien al analizar el crecimiento del P cubensis con respecto al consumo de

proteiacutena se evidencia claramente que el consumo disminuyoacute permanentemente

72

en el tiempo mientras el hongo se encontraban en estado exponencial indicando

el intereacutes del P cubensis por la proteiacutena siendo eacutesta utilizada por el mismo para

aumentar su tamantildeo y biomasa

Durante los diacuteas 4 y 10 las fermentaciones que conteniacutean concentraciones de 30

gL y 70 gL de sacarosa presentaron un alto consumo de proteiacutena a pesar de

que el P cubensis se encontraba en estos dos ensayos en fase estacionaria fase

en la cual no se requiere consumir grandes cantidades de sustrato puesto que el

hongo soacutelo necesitaba alimentarse para mantenerse o para producir productos no

ligados al crecimiento maacutes no para cambiar la cantidad de biomasa presente en el

medio Asimismo la concentracioacuten de 50 gL de sacarosa tambieacuten presentoacute un

alto consumo de proteiacutena durante los diacuteas 4 y 8 en donde se creiacutea estar en una

fase estacionaria temprana lo dicho anteriormente reitera una vez maacutes la afinidad

que el P cubensis presentoacute con respecto a las fuentes de proteiacutena usadas

333 Comparacioacuten entre el consumo de proteiacutena de P cubensis en los

cultivos sumergidos con diferentes fuentes de carbono

Con el fin de conocer cuaacutel de los dos tipos de sustrato empleado fue mayormente

consumido se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico

En el graacutefico 18 se ilustran las medias de consumo de proteiacutena (concentracioacuten)

arrojadas mediante el anaacutelisis estadiacutestico sobre el consumo de proteiacutena cuando se

utilizoacute glucosa o sacarosa en el medio y se evidencia que existen diferencias

significativas en cuanto a la concentracioacuten de proteiacutena en el tiempo en el medio

cuando se realizoacute el experimento con glucosa y cuando se utilizoacute sacarosa

arrojando asiacute dos grupos homogeacuteneos el primero (a) presenta una media de 465

gL mientras que el grupo dos (b) arroja un valor de media de 609 gL indicando

un menor consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en el medio sumergido

73

de Fang-Zhong cuando se utilizoacute sacarosa como principal fuente de carbono

(Anexo 7)

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 465

Media sacarosa (b) 609

a

b

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Conc

entr

acioacute

n pr

oteiacute

na (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 18 Consumo de proteiacutena para cada una de las fuentes de carbono utilizadas

334 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

glucosa y FA en el medio

Una vez se obtuvo la concentracioacuten de proteiacutena en el medio para cada

concentracioacuten de FA utilizada se precedioacute a graficar dichos valores con respecto

al tiempo los cuales se ilustran en el graacutefico 19 ademaacutes se muestran en dicho

graacutefico las cineacuteticas de crecimiento de biomasa para cada ensayo

74

0

02

04

06

08

1

12

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Pro

teiacuten

a (g

L)

Tiempo (diacuteas)

05 gL 1 gL 15 gL 05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 19 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando 50 gL de glucosa como fuente de carbono y

diferentes concentraciones de FA

De igual forma que para la fermentacioacuten que teniacutea 50 gL de glucosa en el medio

realizada anteriormente para dichos ensayos el consumo de proteiacutena fue

permanente y se dio casi en su totalidad El ensayo que mayor consumo de

proteiacutena presentoacute fue el que conteniacutea 05 gL de FA arrojando un porcentaje de

consumo del 86 aun asiacute el porcentaje de consumo arrojado por la fermentacioacuten

de 1 gL de FA fue del 84 indicando que no existen diferencias con respecto al

consumo de proteiacutena entre dichas cantidades de FA utilizadas Mientras que el

porcentaje de consumo para 15 gL de FA fue inferior presentando un valor del

72 De acuerdo a los resultados mencionados anteriormente se puede decir que

a mayor concentracioacuten de FA en el medio se presenta menor consumo de

proteiacutena por parte del P cubensis esto se puede afirmar uacutenicamente para los

resultados obtenidos durante esta investigacioacuten a ciertas condiciones

Analizando ahora la relacioacuten entre el consumo de proteiacutena y el crecimiento

micelial se puede ver que al igual que para los ensayos con glucosa a 50 gL se

75

tiene un consumo permanente mientras se estaacute en fase exponencial y una vez se

llega a la fase estacionario alrededor del diacutea 12 la concentracioacuten de proteiacutena en

el medio se estabilizoacute

A la hora de indagar los datos estadiacutesticamente se puede observar que no existen

diferencias significativas sobre el consumo de proteiacutena (concentracioacuten) en el

tiempo con respecto al tipo de sustrato pero al comparar los resultados con los

ensayos donde se antildeadioacute FA al medio se encontroacute que siacute existen diferencias

significativas Se crearon dos grupos homogeacuteneos el primero cuenta con glucosa

y sacarosa presentando medias (cantidad de proteiacutena en el medio) de 468 gL y

473 gL respectivamente mientras que el ensayo con FA se encuentra en otro

grupo en donde su consumo de proteiacutena fue menor presentando una media

(cantidad de proteiacutena en el medio) de 614 gL (Anexo 8)

Tratamientos con y sin FA

Media glucosa (a) 468

Media sacarosa Proteiacutena (a) 473

Media fenilalanina (b) 614

a a

b

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Co

nce

ntr

acioacute

n p

rote

iacutena

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 20 Consumo de proteiacutena para los ensayos con y sin FA

76

34 ESTUDIO CUALITATIVO DE LA PRESENCIA DEL ALCALOIDE

Posterior a las fermentaciones de glucosa sacarosa y glucosa 50 gL con FA y

los respectivos anaacutelisis se realizoacute un uacuteltimo anaacutelisis que a la vez fue el de mayor

relevancia a la hora de determinar cuaacutel de los medios fue el que mejores

resultados arrojoacute En primera instancia se utilizoacute el reactivo de Dragendorff como

indicador de alcaloide para analizar las muestras de los diacuteas 12 13 y 14 con el fin

de esclarecer la presencia de alcaloides (Anexo 17)

Una vez detectada la presencia de alcaloides gracias a la coloracioacuten naranja

presentada en las muestras se procedioacute a realizar la teacutecnica de HPLC con el fin

de hallar un porcentaje del compuesto de intereacutes basado en las aacutereas obtenidas

de los cromatogramas (asumiendo un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72

minutos)

341 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el

medio no conteniacutea FA

A la hora de analizar y confirmar cuaacutel fue el mejor ensayo de los experimentos

realizados se tuvo como criterio base determinar la fuente de carbono y su

respectiva concentracioacuten que mejor presencia del compuesto de intereacutes arrojoacute

supuesto a un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

Inicialmente al obtener los anaacutelisis estadiacutesticos se deduce que no existieron

diferencias significativas entre el aacuterea del pico de intereacutes con respecto a todos los

picos arrojados por el cromatograma y los factores estudiados (tipo de sustrato

diacutea de fermentacioacuten y concentracioacuten) puesto que se obtuvieron valores de P-valor

77

de 03310 09580 y 08336 respectivamente es decir no importa queacute tipo de

sustrato se utilice la produccioacuten de alcaloide no tendraacute variaciones (Anexo 9)

Al analizar el graacutefico 21 se puede observar que las medias de las aacutereas halladas

para los diferentes ensayos con glucosa y sacarosa no presentaron diferencias

significativas es decir pertenecen al mismo grupo homogeacuteneo (a) lo que ratifica

lo dicho anteriormente

Tratamiento de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 235916

Media sacarosa (a) 337147

a

a

0

7000

14000

21000

28000

35000

42000

Aacutere

a de

Com

pues

to

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 21 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para las dos fuentes de carbono

Por tal razoacuten fue necesario hacer un anaacutelisis cualitativo de los cromatogramas

obtenidos mediante HPLC el cual se basoacute en la forma del pico arrojado por la

teacutecnica La figura 6 ilustra dicho anaacutelisis

78

Buena resolucioacuten de pico Mala resolucioacuten de pico

(a) (b)

Figura 6 Cromatogramas de dos diferentes fermentaciones de P cubensis que ilustran el criterio de escogencia del mejor ensayo realizado (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

Primero fue necesario observar el tamantildeo del pico y posterior a eacutesto determinar

su resolucioacuten La figura 6 ilustra dos ejemplos el de 50 gL de glucosa el diacutea 13 y

50 gL de sacarosa el diacutea 14 mientras el primero muestra un pico grande y

definido la segunda fermentacioacuten ilustra un pico grande pero poco definido

indicando que en este caso no se resolvioacute correctamente el alcaloide es decir no

se logroacute una buena separacioacuten De esta manera se analizaron los diferentes

cromatogramas para los diacuteas 12 (Anexo 19) 13 (Anexo 20) y 14 (Anexo 21) de

cada fermentacioacuten arrojando diferencias entre los ensayos y llevando a la

conclusioacuten de que la fermentacioacuten que mejores resultados arrojoacute fue la que

conteniacutea 50 gL de glucosa

79

342 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el

medio conteniacutea FA

Despueacutes de realizada la fermentacioacuten con glucosa 50 gL y concentraciones de

FA de 05 gL 10 gL y 15 gL se procedioacute de igual manera que en el estudio sin

FA a evaluar cuaacutel de estas tres concentraciones de FA exhibioacute mejor resolucioacuten

del alcaloide

Inicialmente se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico el cual arrojoacute que no existen

diferencias significativas con respecto al aacuterea de pico que en este caso debido al

supuesto representa la Psilocibina y los diacuteas 12 13 y 14 de la fermentacioacuten

Mediante el graacutefico 22 se puede decir que en los uacuteltimos tres diacuteas de las

fermentaciones que conteniacutean FA en el medio no existen diferencias significativas

con respecto al alcaloide de intereacutes obtenido es decir en los tres se produjo el

alcaloide (Anexo 10)

Tratamientos de los uacuteltimos tres diacuteas de fermentacioacuten usando FA

Media diacutea 12 (a) 411758

Media diacutea 13 (a) 413401

Media diacutea 14 (a) 44860

a a a

0

10000

20000

30000

40000

50000

Aacutere

a Co

mpu

esto

Letras diferentes denotan diferencias significativas

Graacutefico 22 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos en los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten

con FA y glucosa

80

Igual que en numeral anterior fue necesario realizar anaacutelisis cualitativo para los

cromatogramas por ende se requirioacute observar el tamantildeo del pico y posterior a

eacutesto determinar su resolucioacuten

Buena resolucioacuten de pico Mala resolucioacuten de pico

(a) (b)

Figura 7 Cromatogramas de dos diferentes fermentaciones de P cubensis que ilustran el criterio de escogencia del mejor ensayo realizado (a) 05 gL

FA (b) 15 gL FA

La figura 7 ejemplifica el anaacutelisis realizado para la seleccioacuten del mejor ensayo

ejecutado Se tienen dos cromatogramas el de 05 gL de FA en el diacutea 13 y el de

15 gL de FA para el mismo diacutea

A todos los cromatogramas obtenidos para los diacuteas 12 (Anexo 19) 13 (Anexo 20)

y 14 (Anexo 21) se realizoacute el mismo anaacutelisis y se concluyoacute que la concentracioacuten

maacutes apropiada para la obtencioacuten de la los compuestos producidos por P cubensis

fue de 05 gL de FA debido a que eacuteste generariacutea una disminucioacuten en los costos

81

35 ESTUDIO PORCENTUAL (AacuteREA) DEL ALCALOIDE REALIZADO PARA

LOS DIFERENTES ENSAYOS

Se calculoacute el porcentaje de aacuterea correspondiente al pico que identificoacute que se

asumioacute como el correspondiente a la Psilocibina gracias a la suposicioacuten realizada

del tiempo de retencioacuten

A continuacioacuten se presentan los valores obtenidos y sus respectivos anaacutelisis para

cada tratamiento

351 Porcentaje de la Psilocibina (suposicioacuten) cuando el medio no conteniacutea

FA

Debido a que no se contaba con un estaacutendar de Psilocibina los resultados

mostrados en la tabla 5 se obtuvieron realizando un porcentaje con respecto a las

aacutereas bajo la curva arrojadas mediante el anaacutelisis de cromatografiacutea de alta

eficiencia (Anexos 19 20 y 21) En dichos anexos se encuentran resaltadas en

negrilla aquellas aeacutereas utilizadas

Tabla 5 Porcentaje de aacuterea hallado mediante HPLC para los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten con concentraciones de 30 gL 50 gL y 70 gL de glucosa

y sacarosa con un tiempo de retencioacuten de 62 y 72 minutos

Diacutea Glucosa

(gL)

Aacuterea

(compuesto

Tr= 62-72)

Sacarosa

(gL)

Aacuterea

(compuesto

Tr= 62-72)

12 30 60650 30 3664

12 50 7396 50 5857

12 70 4816 70 3415

13 30 702 30 2876

13 50 6815 50 4113

13 70 6733 70 5583

14 30 4824 30 2756

14 50 4821 50 2792

14 70 017 70 1429

82

A la hora de analizar los datos de la tabla 5 se puede observar que el mayor

porcentaje de aacuterea se obtuvo cuando se trabajoacute con glucosa como fuente de

carbono y concretamente a una concentracioacuten de 50 gL

Analizando los datos estadiacutesticamente no se obtuvieron diferencias significativas

en cuanto a la produccioacuten del compuesto (aacuterea) con respecto al tipo de sustrato

utilizado durante las fermentaciones es decir es indiferente si se utiliza glucosa o

sacarosa en el cultivo de P cubensis en medio sumergido de Fang-Zhong

El graacutefico 23 ilustra las medias (aacuterea) obtenidas para la produccioacuten de alcaloide en

las dos diferentes fuentes de carbono es decir glucosa y sacarosa exponiendo

un uacutenico grupo homogeacuteneo con medias (produccioacuten de alcaloide) de aacutereas de

219635 y 234391 para glucosa y sacarosa respectivamente (Anexo 11)

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 219635

Media sacarosa (a) 234391

a

a

2000

2100

2200

2300

2400

Aacuterea

Com

pues

to

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 23 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para cada una de las fuentes de carbono

utilizadas

Aun asiacute estudiando los graacuteficos de HPLC con el criterio mencionado

anteriormente es decir observando el tamantildeo del pico y su resolucioacuten del mismo

83

se observoacute claramente que la presencia del alcaloide (tiempo de retencioacuten

supuesto entre 62 y 72 minutos) fue mejor cuando se trabajoacute con glucosa a una

concentracioacuten de 50 gL debido que presenta el mejor pico

352 Porcentaje de aacuterea de compuestos presentes en P cubensis cuando

el medio conteniacutea FA

Con el fin de observar si la adicioacuten de FA al medio si arrojoacute mejores resultados en

cuanto a la produccioacuten del compuesto presente entre un rango de 62 y 72

minutos como tiempo de retencioacuten se procedioacute a calcular el porcentaje del aacuterea

de intereacutes de acuerdo a las aacutereas arrojadas para cada ensayo por medio del

anaacutelisis de HPLC Los datos obtenidos se ilustran a continuacioacuten en la tabla 6

Tabla 6 Porcentaje hallado mediante HPLC para los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten con concentraciones de 05 gL 10 gL y 15 gL de FA y 50 gL

de glucosa con un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

Diacutea

Glucosa

50 gL +

FA

Aacuterea

(compuesto

Tr=62-72)

12 0 4315

12 05 2931

12 1 6236

12 15 847

13 0 3257

13 05 7549

13 1 4790

13 15 2721

14 0 4822

14 05 3863

14 1 5801

14 15 2102

84

Al detallar la tabla 6 puede observarse que el ensayo que mayor porcentaje de

aacuterea arrojoacute fue el que conteniacutea 05 gL de FA arrojando su maacuteximo porcentaje

correspondiente a 755 el diacutea 13 Aun asiacute las diferencias existentes entre ellos

no fueron significativas

Ahora bien al analizarlos estadiacutesticamente se encontroacute que la produccioacuten del

alcaloide en presencia de FA presentoacute la misma tendencia que los ensayos

analizados anteriormente sin eacutesta pero gracias a que este aminoaacutecido duplico la

cantidad de biomasa y debido a que el compuesto de intereacutes se produce

intracelularmente se afirma que el uso de FA aumentoacute la generacioacuten del

compuesto evaluado (Anexo 12)

El graacutefico 24 presenta las diferentes medias en cuanto al porcentaje de aacuterea del

compuesto presente entre 62 y 72 minutos para los diferentes tratamientos de

glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y sus concentraciones respectivas de FA

Claramente se ve que soacutelo existe un grupo homogeacuteneo lo que reafirma que no

existen diferencias significativas de la produccioacuten con respecto a las

concentraciones de FA

85

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 3122

Media 05 gL FA (a) 2391

Media 10 gL FA (a) 2823

Media 15 gL FA (a) 2113

a

aa

a

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Aacutere

a Co

mpu

esto

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 24 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para cada una de las concentraciones de

FA utilizadas

Debido a que no se encontraron diferencias significativas en cuanto al porcentaje

de aacuterea obtenido mediante los cromatogramas se concluye que el mejor medio es

el que tiene como fuente de carbono glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y una

adicioacuten de 05 gL de FA puesto que genera una disminucioacuten en costos

86

CONCLUSIONES

No existen diferencias significativas en el crecimiento micelial de P

cubensis en medio sumergido Fang-Zhong cuando se trabaja con fuentes

de carbono glucosa y sacarosa sin embargo se decide trabajar con 50 gL

de glucosa puesto que eacuteste tiene una buena presencia de alcaloide y a su

vez una mejor produccioacuten de biomasa

La concentracioacuten de glucosa utilizada para el crecimiento de P cubensis

influye en el crecimiento micelial obteniendo concentraciones de biomasa

de 062 gL 055 gL y 048 gL para concentraciones de sustrato de 70 50

y 30 gL de glucosa siendo las dos primeras significativamente diferentes

con respecto a la de 30 gL

La concentracioacuten de sacarosa utilizada para el crecimiento de P cubensis

influye en el crecimiento micelial obteniendo concentraciones de biomasa

de 057 gL 045 gL y 026 gL para concentraciones de sustrato de 70 50

y 30 gL de sacarosa siendo significativamente diferentes entre ellas

La resolucioacuten de los picos obtenidos por RP-HPLC del extracto de P

cubensis fue mayor para las fermentaciones realizadas con una

concentracioacuten de 50 gL de glucosa lo que conllevoacute a utilizarlo al realizar

los ensayos que conteniacutean en el medio FA

La concentracioacuten de biomasa de P cubensis obtenida en cultivo sumergido

en medio Fang-Zhong con glucosa se duplicoacute con la adicioacuten de FA No

obstante no existen diferencias significativas entre las concentraciones de

FA utilizadas

87

El consumo de proteiacutena presentada por P cubensis en medio Fang-Zhong

fue casi del 100 mientras que el consumo de sustrato para el mismo

medio estuvo alrededor del 40

El consumo de sustrato durante el transcurso de las fermentaciones que no

conteniacutean FA en el medio no presentoacute diferencias significativas con

respecto a las dos fuentes de carbono utilizadas Mientras que en aquellas

fermentaciones donde se agregoacute FA al medio siacute existieron diferencias

significativas entre las fermentaciones de 15 y 1 gL de FA con respecto a

los ensayos realizados con 05 gL FA Sin embargo el P cubensis

consumioacute mayor cantidad de sustrato cuando el medio no conteniacutea FA

Se evidencioacute que el P cubensis consumioacute mayor cantidad de proteiacutena

cuando el sustrato utilizado en el medio fue glucosa y a su vez se detecto

que la adicioacuten de FA al medio tuvo como efecto la disminucioacuten en el

consumo de sustrato por parte del microorganismo

El consumo de sustrato y de proteiacutena tuvo un comportamiento similar

puesto que fue consumido permanentemente durante la fase exponencial

para cada uno de los tratamientos realizados es decir las concentraciones

de 30 gL 50 gL y 70 gL de glucosa y sacarosa como fuente de carbono y

de 05 gL 1 gL y 15 gL de FA teniendo como fuente de carbono glucosa

a una concentracioacuten de 50 gL mientras que en la fase estacionaria su

consumo se disminuyoacute permaneciendo casi constante

Despueacutes de realizados los estudios en cuanto a la produccioacuten del

compuesto presente entre 62 y 72 minutos para cada uno de los ensayos

no se evidenciaron diferencias significativas entre las dos fuentes de

carbono utilizadas (glucosa y sacarosa)

88

La adicioacuten del precursor llamado Fenilalanina (FA) al medio sumergido

Fang-Zhong para llevar a cabo el cultivo del P cubensis tuvo influencia en

cuanto a la produccioacuten de compuesto presente entre tiempo de retencioacuten de

62 y 72 minutos debido a que eacuteste duplicoacute la concentracioacuten de biomasa

en el medio se dice entonces que la produccioacuten aumentoacute al ser eacuteste de

produccioacuten intracelular

La resolucioacuten del compuesto presente entre el tiempo de retencioacuten de 62 a

72 minutos se obtuvo mejor en el ensayo que conteniacutea 05 gL de FA y al

saber que no existieron diferencias significativas en la produccioacuten en cuanto

al porcentaje de aacutereas obtenido con respecto a las demaacutes concentraciones

de FA se afirma que eacuteste es el medio que mejores resultados arrojoacute para

el crecimiento de P cubensis y la produccioacuten de Psilocibina

89

RECOMENDACIONES

Se sugiere observar el efecto que tiene la variacioacuten de las revoluciones a

las cuales se realizaron las fermentaciones para ver como variacutea el

crecimiento del P cubensis en medio sumergido Fang-Zhong con respecto

a dicho factor

Debido a que soacutelo se realizaron anaacutelisis sobre el crecimiento del P

cubensis en medio sumergido haciendo uso de dos sustratos diferentes

(glucosa y sacarosa) seriacutea recomendable realizar el mismo anaacutelisis para

otro tipo de sustrato como por ejemplo melaza por su bajo costo

Del mismo modo seriacutea apropiado realizar el estudio con otro tipo de

precursor y en otras concentraciones para ver la incidencia de eacuteste en el

comportamiento del hongo

Se recomienda realizar un escalamiento de dicho proceso en un biorreactor

con el fin de evaluar a mayor escala el crecimiento del P cubensis y la

produccioacuten del alcaloide

Debido a que la proteiacutena se comportoacute como el principal nutriente se sugiere

para una proacutexima investigacioacuten evaluar diferentes concentraciones de

proteiacutena en el medio

90

ANEXOS

Anexo 1 Anaacutelisis de varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa

Tabla 7 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa)

Tabla 8 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa)

91

Anexo 2 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con sacarosa

Tabla 9 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (sacarosa)

Tabla 10 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (sacarosa)

92

Anexo 3 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa y sacarosa

Tabla 11 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa y

sacarosa)

Tabla 12 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa y

sacarosa)

93

Anexo 4 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa 50 gL y FA

Tabla 13 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa 50 gL y

FA)

Tabla 14 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa

50 gL y FA)

94

Anexo 5 Anaacutelisis de varianza (ANOVA) para el consumo de sustrato en las

fermentaciones sin FA

Tabla 15 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Sustrato sin FA

Tabla 16 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Sustrato sin FA

95

Anexo 6 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de sustrato en las

fermentaciones con FA

Tabla 17 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Sustrato con FA

Tabla 18 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Sustrato con FA

96

Anexo 7 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de proteiacutena en las

fermentaciones sin FA

Tabla 19 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Proteiacutena sin FA

Tabla 20 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Proteiacutena sin FA

97

Anexo 8 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de proteiacutena en las

fermentaciones con FA

Tabla 21Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Proteiacutena con FA

Tabla 22 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Proteiacutena con FA

98

Anexo 9 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la produccioacuten de Psilocibina en

las fermentaciones sin FA

Tabla 23 Anaacutelisis de Varianza para la produccioacuten de Psilocibina sin FA

Tabla 24 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la produccioacuten de Psilocibina

seguacuten el Sustrato sin FA

99

Anexo 10 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la produccioacuten de Psilocibina en las fermentaciones con FA

Tabla 25 Anaacutelisis de Varianza para la produccioacuten de Psilocibina con FA

Tabla 26 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la produccioacuten de Psilocibina

seguacuten el diacutea con FA

100

Anexo 11 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la cuantificacioacuten porcentual de

Psilocibina en las fermentaciones sin FA

Tabla 27 Anaacutelisis de Varianza para la cuantificacioacuten de Psilocibina sin FA

Tabla 28 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la cuantificacioacuten de Psilocibina

seguacuten el tipo de sustrato sin FA

101

Anexo 12 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la cuantificacioacuten porcentual de

Psilocibina en las fermentaciones con FA

Tabla 29 Anaacutelisis de Varianza para la cuantificacioacuten de Psilocibina con FA

Tabla 30 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la cuantificacioacuten de Psilocibina

seguacuten la concentracioacuten con FA

102

Anexo 13 Determinacioacuten de consumo de azuacutecares por el meacutetodo de DNS

(Aacutecido Dinitrosaliciacutelico)

a DNS para glucosa

Pasos para preparar DNS

Disolver 16 gr de NaOH en agua destilada

Adicionar 30 gr de tartrato de Na y K

Aforar a 100 ml con agua destilada

Almacenar en frascos aacutembar a 4degC

Se debe mantener un stock de glucosa 4mgml y almacenarlo a 4degC A partir

de la solucioacuten de glucosa se preparan las soluciones para hacer la curva

patroacuten con las siguientes concentraciones (gL) 025 050 100 200 y 400

Procedimiento

Tomar 05 ml de cada dilucioacuten y agregar 05 ml de reactivo DNS

Preparar una muestra blanco por dilucioacuten de 05 ml de agua destilada a 05

ml de reactivo de DNS

Agitar todas las muestras

Colocar a ebullir las muestras en bantildeo mariacutea por cinco minutos

Enfriar con hielo

Adicionar 5 ml de agua destilada

Agitar y dejar en reposo 15 minutos

Leer en espectrofotoacutemetro a 540 nm

Realizar la curva Absorbancia Vs Concentracioacuten Debe tener un coeficiente

de correlacioacuten de 0991 a 0999

b DNS para sacarosa

Pasos para preparar DNS sacarosa

Preparacioacuten de la solucioacuten Standard stock de sacarosa (30 gL) tomar 30

gr de sacarosa anhiacutedrida grado reactivo con exactitud hasta la deacutecima de

mg disolver ajustar a aforo de 100 ml con agua desionizada empacar en

viales y almacenar en congelador

Preparacioacuten DNS pesar 16 gr de hidroacutexido de sodio grado reactivo 30 gr

de tartrato de sodio y potasio y disolverlos juntos con 50 ml de agua

103

desionizada aparte pesar 10 gr del DNS disolver con 30 ml de agua

desionizada agregar lentamente y con agitacioacuten la solucioacuten del DNS a la

solucioacuten de tartrato y NaOH anteriormente preparadas ajustar a 100 ml

filtrar envasar en frasco aacutembar y rotular con fecha de vencimiento incluida

(3 meses maacuteximo) mantener a la temperatura del laboratorio

Preparacioacuten del reactivo NaOH 10 N (500 ml) pesar con exactitud hasta

la deacutecima de mg 20 gr de NaOH grado reactivo por cada 500 ml de

solucioacuten disolver primero con 300 ml de agua desionizada y luego aforar a

500 ml envasar y rotular correctamente y mantener a la temperatura del

laboratorio

Preparacioacuten de HCL 10 (100 ml) tomar 27 ml de aacutecido clorhiacutedrico al

37 grado reactivo y aforar hasta 100 ml con agua desionizada envasar

rotular correctamente de acuerdo a la norma del laboratorio y almacenar a

la temperatura del laboratorio

Se debe mantener un stock de glucosa 30 gL y almacenarlo a 4degC A partir

de la solucioacuten de glucosa se preparan las soluciones para hacer la curva

patroacuten con las siguientes concentraciones (gL) 3 6 12 18 24 y 30

Procedimiento

Preparar en cada tubo (las soluciones de la curva patroacuten de sacarosa las

muestras problemas diluidas si es necesario y como blanco agua

desionizada) 100microl de solucioacuten

Adicionar 200 microl de HCL 10 a cada tubo y agitar todos los tubos en vortex

Llevar a ebullicioacuten por 10 minutos en bantildeo mariacutea precalentado a 95degC

Enfriar hasta temperatura ambiente raacutepidamente

Adicionar a cada tubo 1 ml de NaOH 10 N y agitar los tubos en vortex

Aparte tomar 05 ml de cada tubo en otros tubos rotulados y agregar 05 ml

del DNS

Agitar todas las muestras en vortex

Llevar a ebullicioacuten por 5 minutos en bantildeo mariacutea precalentado a 96degC

Enfriar hasta temperatura ambiente raacutepidamente

Adicionar 5 ml de H2O desionizada agitar en vortex y dejar reposar por 15

minutos

Leer en espectrofotoacutemetro a 540 nm

Realizar la curva Absorbancia Vs Concentracioacuten Debe tener un coeficiente

de correlacioacuten de 0991 a 0999

104

Anexo 14 Cineacutetica de Consumo de Sustrato

La cineacutetica de consumo de sustrato se realizoacute por el meacutetodo de Aacutecido

Dinitrosaliciacutelico (DNS) Los rangos de concentracioacuten y absorbancia para cada caso

se citan a continuacioacuten

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 02 a 12 gL

Absorbancia de 01234 a 06612

Ecuacioacuten Y = 19174x -00517 R2 = 09923

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron sacarosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 3 a 30 gL

Absorbancia de 00822 a 11112

Ecuacioacuten Y = 25983x + 04857 R2 = 09978

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa 50 gL como sustrato y FA

Concentracioacuten de 02 a 12 gL

Absorbancia de 0097 a 063

Ecuacioacuten Y = 18785x + 00019 R2 = 09986

105

Anexo 15 Determinacioacuten de consumo de proteiacutenas por el meacutetodo de LOWRY

Pasos para la preparacioacuten de LOWRY

Para obtener la curva estaacutendar de Albuacutemina se preparan 5 soluciones

patrones de Albuacutemina en NaCL al 09 (PV) de las siguientes

concentraciones 152 80 200 300 400 Pgml Si la concentracioacuten de

Proteiacutena total es menor de 500 Pgml se lee la absorbancia a 750 nm si

estaacute entre 1000 y 2000 Pgml se lee a 550nm

Se prepara un blanco que no lleva Albuacutemina y en su reemplazo se adiciona

0-5 ml de solucioacuten salina (NaCL) al 09 (PV) Se aplica el mismo

procedimiento que a las demaacutes muestras

Procedimiento

Servir en tubos de ensayo 05 ml de las soluciones patroacuten de Albuacutemina las

muestras problema y NaCL al 09 como blanco Deben estar marcados

para conservar el orden de concentraciones para la curva

Adicionar a cada tubo 05 ml de NaOH 2N y llevar al bantildeo Mariacutea

precalentado a 100degC por un tiempo de 10 minutos

Dejar enfriar hasta que alcance la Temperatura Ambiente

Agregar a cada tubo 5 ml de la solucioacuten complejante mezclar y dejar

reposar por 10 minutos

Adicionar 05 ml del reactivo de Folin-Ciocalteu 11 vortexiar durante 20

segundos

Reposar en un cuarto oscuro durante 30 minutos

Leer la absorbancia a 750 nm y con las soluciones patroacuten construir la

graacutefica Absorbancia Vs Concentracioacuten de Albuacutemina Seacuterica de Bovina

(BSA) con eacutesta se puede determinar la concentracioacuten de las muestras

problema interpolando el valor de la Absorbancia La curva estaacutendar debe

tener un coeficiente de correlacioacuten de 0991 a 0999

106

Anexo 16 Cineacutetica consumo de Proteiacutena

La cineacutetica de consumo de proteiacutena se realizoacute por el meacutetodo LOWRY Los rangos

de concentracioacuten y absorbancia para cada caso se citan a continuacioacuten

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00094 a 05382

Ecuacioacuten Y = 07427x ndash 00021 R2 = 09955

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron sacarosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00374 a 06178

Ecuacioacuten Y = 06567x ndash 00166 R2 = 09968

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa 50 gL como sustrato y FA

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00708 a 04647

Ecuacioacuten Y = 09814x ndash 00581 R2 = 09992

107

Anexo 17 Prueba de reactivo de Dragendorff

Preparacioacuten de reactivo de Dragendorff para alcaloides

Reactivo de Dragendorff se prepara mezclando 8 gr de nitrato de bismuto

pentahidratado en 20 ml de aacutecido niacutetrico al 30 con una solucioacuten de 272 g de

yoduro de potasio en 50 ml de agua Se deja en reposo por 24 horas se decanta y

se afora a 100 ml La presencia de alcaloides se detecta por la formacioacuten de un

precipitado naranja rojizo cuando se le adiciona esta reactivo a una solucioacuten aacutecida

de alcaloides De los precipitados lavados se puede recuperar los alcaloides con

una solucioacuten saturada de carbonato de sodio (Mercano y Hasegawa 1991)

La figura mostrada a continuacioacuten refleja la presencia del alcaloide debido a la

coloracioacuten amarillo-rojiza que eacutesta sufrioacute

Figura 8 Muestra de biomasa una vez analizada mediante el reactivo de Dragendorff

108

Anexo 18 Barrido Espectral para el Psilocybe cubensis

La metodologiacutea mencionada a continuacioacuten estaacute basada en artiacuteculo base

(Tsujikawa et al 2003)

El Sistema de HPLC consiste en un Shimadzu LC-10ordf Series Cromatografiacutea

Liacutequida equipada con un diodo SPD-M10A detector de red fija en 220nm La

separacioacuten cromatograacutefica ser realizoacute con una columna simeacutetrica C18 (21 mm a

150 mm 5mm Waters Assoc Milford EEUU

La fase moacutevil utilizada fue de 10 mm de formato de amonio-aacutecido foacutermico (955

VV) a un pH de 35 y bombeado a un caudal de 02 mlminuto

El perfil cromatograacutefico obtenido durante la investigacioacuten de Tsujikawa et al

(2003) se muestra en le figura 6 que aparece a continuacioacuten

Figura 9 Perfil cromatograacutefico (Tsujikawa et al 2003)

109

Anexo 19 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 12 de fermentacioacuten

Tabla 31 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 30gL glucosa y

30gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 2957 3837

Glucosa 30 6838 474753

Glucosa 30 9144 47256

Glucosa 30 9489 16822

Glucosa 30 10124 224349

Sacarosa 30 6538 143772

Sacarosa 30 7234 269458

Sacarosa 30 9721 33646

Sacarosa 30 11845 24384

(a) (b)

Graacutefico 25 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

110

Tabla 32 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 0524 319

Glucosa 50 6298 5991

Glucosa 50 7172 237042

Glucosa 50 9144 16387

Glucosa 50 10009 6077

Sacarosa 50 169 24011

Sacarosa 50 3105 28573

Sacarosa 50 6916 112166

Sacarosa 50 9136 4057

Sacarosa 50 9933 8821

Sacarosa 50 10398 13872

(a) (b)

Graacutefico 26 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

111

Tabla 33 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 7217 168598

Glucosa 70 9145 9977

Glucosa 70 997 80558

Sacarosa 70 6803 287387

Sacarosa 70 7517 131049

Sacarosa 70 7775 4434

Sacarosa 70 7871 77109

Sacarosa 70 823 96239

Sacarosa 70 9039 5114

Sacarosa 70 9778 25394

(a) (b)

Graacutefico 27 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

112

Tabla 34 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL y glucosa

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 0818 4722

Glucosa 50 05 2423 52579

Glucosa 50 05 3502 88765

Glucosa 50 05 6137 16009

Glucosa 50 05 6722 275258

Glucosa 50 05 733 226399

Glucosa 50 05 8339 65139

Glucosa 50 05 9101 36797

Glucosa 50 05 9815 130883

Glucosa 50 1 1105 743

Glucosa 50 1 2746 2701

Glucosa 50 1 4304 80304

Glucosa 50 1 6167 19649

Glucosa 50 1 6794 51753

Glucosa 50 1 8282 82997

Glucosa 50 1 9116 38659

Glucosa 50 1 9899 136953

Glucosa 50 15 1198 3313

Glucosa 50 15 2937 37875

Glucosa 50 15 4332 51079

Glucosa 50 15 614 25602

Glucosa 50 15 6737 668905

Glucosa 50 15 8209 107332

Glucosa 50 15 9602 38902

Glucosa 50 15 9752 139613

Diacutea 12

(a) (b)

(c)

Graacutefico 28 Cromatograma del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL

FA

113

Anexo 20 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 13 de fermentacioacuten

Tabla 35 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 30gL glucosa y

30gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 0225 1155

Glucosa 30 2847 699

Glucosa 30 4043 1038

Glucosa 30 6231 4994

Glucosa 30 6787 295182

Glucosa 30 7462 241146

Glucosa 30 9066 51836

Glucosa 30 10004 158746

Sacarosa 30 1734 135

Sacarosa 30 5838 1857

Sacarosa 30 6803 147867

Sacarosa 30 7305 30464

Sacarosa 30 7599 174643

Sacarosa 30 9107 8564

Sacarosa 30 9897 104278

(a) (b)

Graacutefico 29 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

114

Tabla 36 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 1408 13982

Glucosa 50 6949 331449

Glucosa 50 9012 25201

Glucosa 50 9936 27216

Sacarosa 50 1543 7293

Sacarosa 50 6813 437765

Sacarosa 50 9085 35897

Sacarosa 50 10049 184461

(a) (b)

Graacutefico 30 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

115

Tabla 37 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 70gL glucosa y

70gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 1456 3223

Glucosa 70 2985 2423

Glucosa 70 54 7586

Glucosa 70 6262 5149

Glucosa 70 7151 248331

Glucosa 70 9039 19346

Glucosa 70 9929 4906

Glucosa 70 11051 33698

Sacarosa 70 0437 342

Sacarosa 70 1428 812

Sacarosa 70 2948 2191

Sacarosa 70 5473 4854

Sacarosa 70 6286 5336

Sacarosa 70 6848 3649

Sacarosa 70 733 11383

Sacarosa 70 9073 1018

Sacarosa 70 9878 11072

Sacarosa 70 10267 18797

(a) (b)

Graacutefico 31 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 70 gL

glucosa (b) 70 gL sacarosa

116

Tabla 38 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL y glucosa

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 4067 22222

Glucosa 50 05 7379 55573

Glucosa 50 05 902 19513

Glucosa 50 05 9716 119261

Glucosa 50 05 1173 19427

Glucosa 50 1 0793 14776

Glucosa 50 1 2868 28537

Glucosa 50 1 6224 1206

Glucosa 50 1 6782 571299

Glucosa 50 1 8303 92665

Glucosa 50 1 9081 30371

Glucosa 50 1 9738 168959

Glucosa 50 1 11813 27921

Glucosa 50 15 0412 269

Glucosa 50 15 2482 14692

Glucosa 50 15 3486 91059

Glucosa 50 15 6039 6892

Glucosa 50 15 6627 216986

Glucosa 50 15 7216 260795

Glucosa 50 15 8112 65776

Glucosa 50 15 8888 19083

Glucosa 50 15 9497 37812

Glucosa 50 15 9839 65922

Glucosa 50 15 11655 7331

(a) (b)

(c)

Graacutefico 32 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL

FA

117

Anexo 21 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 14 de fermentacioacuten

Tabla 39 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 30gL glucosa y 30

gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 1054 181

Glucosa 30 2553 8939

Glucosa 30 6219 7557

Glucosa 30 6585 77083

Glucosa 30 7158 285069

Glucosa 30 8987 33875

Glucosa 30 9848 87461

Glucosa 30 10694 52151

Glucosa 30 12482 7992

Glucosa 30 12943 23064

Glucosa 30 1493 5948

Sacarosa 30 7309 7075

Sacarosa 30 9984 1680

Sacarosa 30 10442 15395

Sacarosa 30 11211 8511

Sacarosa 30 13405 3398

(a) (b)

Graacutefico 33 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

118

Tabla 40 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 2029 8318

Glucosa 50 6257 5782

Glucosa 50 6875 306684

Glucosa 50 9068 22819

Glucosa 50 9808 92492

Glucosa 50 12113 8823

Glucosa 50 12752 23988

Sacarosa 50 1036 3783

Sacarosa 50 2356 7005

Sacarosa 50 653 44831

Sacarosa 50 6657 127617

Sacarosa 50 7264 66908

Sacarosa 50 7464 255141

Sacarosa 50 9035 26172

Sacarosa 50 9458 28427

Sacarosa 50 9889 37574

Sacarosa 50 10312 140881

Sacarosa 50 12335 13391

Sacarosa 50 1292 17066

(a) (b)

Graacutefico 34 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

119

Tabla 41 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 70gL glucosa y

70gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 6257 5879

Glucosa 70 6373 145551

Glucosa 70 7015 68223

Glucosa 70 7199 9085

Glucosa 70 735 265755

Glucosa 70 9014 4642

Glucosa 70 9877 97804

Glucosa 70 107 67421

Glucosa 70 12625 26231

Glucosa 70 1305 65607

Sacarosa 70 2283 4683

Sacarosa 70 5191 93

Sacarosa 70 6304 3719

Sacarosa 70 6795 136542

Sacarosa 70 726 29869

Sacarosa 70 7515 75545

Sacarosa 70 7872 119563

Sacarosa 70 9166 1244

Sacarosa 70 9658 23096

Sacarosa 70 9871 25866

Sacarosa 70 10421 105108

Sacarosa 70 12347 11115

Sacarosa 70 12861 35503

Sacarosa 70 14272 3676

(a) (b)

Graacutefico 35 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 70 gL

glucosa (b) 70 gL sacarosa

120

Tabla 42 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 0123 173

Glucosa 50 05 0699 7584

Glucosa 50 05 2594 2742

Glucosa 50 05 6104 11663

Glucosa 50 05 6616 487848

Glucosa 50 05 7235 287918

Glucosa 50 05 8183 135793

Glucosa 50 05 8903 5143

Glucosa 50 05 9484 66817

Glucosa 50 05 9679 168855

Glucosa 50 05 11671 4216

Glucosa 50 1 0345 295

Glucosa 50 1 2654 11981

Glucosa 50 1 412 45301

Glucosa 50 1 6111 12626

Glucosa 50 1 6757 526655

Glucosa 50 1 8093 104277

Glucosa 50 1 894 25251

Glucosa 50 1 9643 158685

Glucosa 50 1 11666 22779

Glucosa 50 15 0353 283

Glucosa 50 15 2522 15272

Glucosa 50 15 3577 83963

Glucosa 50 15 6668 47137

Glucosa 50 15 7304 371442

Glucosa 50 15 8226 117611

Glucosa 50 15 8923 61949

Glucosa 50 15 9657 19618

Glucosa 50 15 11668 35606

(a) (b)

(c)

Graacutefico 36 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL FA (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL FA

121

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TSUJIKAWA K KANAMORI T IWATA Y OHMAE Y SUGITA K

INOVE H KISHI T (2003) Morphological and chemical analysis of magic

mushrooms in Japan Forensic science international 138(1) 85-90

VANHAELEN-FAESTREacute R y VANHAELEN M (1984) Qualitative and

quiantitative determination of hallucinogenic componentes of Psilocybe

mushrooms by reversed-phase high-performance liquid chromatography

Journal of chromatography 312467-472

WHITE PC (1979) Analysis of extracts from Psilocybe semilanceata

mushrooms by high-pressur liquid chromatography Journal

chromatography 169453-456

WURST M SEMERDZIEVA M VOKOUN J (1984) Analysis of

psychotropic compounds in fungi of the genus Psilocybe by reversed-phase

highperformance liquid chromatography Journal of chromatography 286

229-235

Page 4: Establecimiento de un medio de cultivo sumergido para ...

iv

A Dios por habernos brindado la oportunidad de lograr este

triunfo en nuestras vidas

A nuestras familias por todo el apoyo que nos brindaron durante

el desarrollo de este proyecto y por habernos dado la gran oportunidad de convertirnos

en profesionales

A toda la docencia por la educacioacuten y orientacioacuten

recibida por eacutesta

v

AGRADECIMIENTOS

Los autores expresan sus agradecimientos a todas las personas que desde su experiencia y profesioacuten brindaron apoyo durante el desarrollo de este proyecto Alex Armando Saacuteez V Quiacutemico MSc En Biotecnologiacutea Candidato a Doctorado Profesor Universidad EAFIT Personal de laboratorio de Ingenieriacutea de Procesos Edgar Arbelaacuteez John Estrada y especialmente Sigifredo Caacuterdenas encargado del laboratorio de Biotecnologiacutea de la Universidad EAFIT Luz Deisy Mariacuten Palacio Ingeniera de Procesos Profesora Universidad EAFIT Diego Acosta PhD Engineering and Material Science Profesor Universidad EAFIT Carlos Correa Ingeniero Quiacutemico Profesor Universidad EAFIT Valeska Villegas E Msc En Biotecnologiacutea Candidata a Doctorado Profesora Universidad EAFIT

vi

TABLA DE CONTENIDO

LISTA DE TABLAS _________________________________________________________________________ IX

LISTA DE FIGURAS ________________________________________________________________________ XI

LISTA DE GRAacuteFICOS ______________________________________________________________________ XII

LISTA DE ECUACIONES ____________________________________________________________________ XV

LISTAS DE ANEXOS ______________________________________________________________________ XVI

RESUMEN _____________________________________________________________________________ XVII

INTRODUCCIOacuteN _________________________________________________________________________ 19

OBJETIVOS _____________________________________________________________________________ 21

GENERAL_____________________________________________________________________________ 21

ESPECIacuteFICOS __________________________________________________________________________ 21

1 MARCO TEOacuteRICO ___________________________________________________________________ 22

11 CONCEPTOS GENERALES DE HONGOS _______________________________________________ 22

111 Hongos laminares (Agaricales) ____________________________________________________ 22

12 MEDIOS DE CULTIVO_____________________________________________________________ 24

121 Medio sumergido _______________________________________________________________ 25

13 ALCALOIDES ___________________________________________________________________ 26

131 Generalidades _______________________________________________________________ 26

132 Propiedades fisicoquiacutemicas _____________________________________________________ 27

133 Reconocimiento de los alcaloides ________________________________________________ 27

134 Clasificacioacuten de los alcaloides ___________________________________________________ 28

1341 Alcaloides alifaacuteticos ____________________________________________________________ 28

1342 Alcaloides de origen diverso _____________________________________________________ 28

1343 Alcaloides aromaacuteticos __________________________________________________________ 28

13 PSILOCIBINA Y PSILOCINA _________________________________________________________ 31

131 Antecedentes acerca de la obtencioacuten de Psilocibina y Psilocina ________________________ 32

2 MATERIALES Y MEacuteTODOS_____________________________________________________________ 34

21 LOCALIZACIOacuteN _________________________________________________________________ 34

22 MICROORGANISMO DE ESTUDIO ___________________________________________________ 34

23 COMPONENTES DEL MEDIO DE CULTIVO (FANG-ZHONG) _______________________________ 35

24 PREPARACIOacuteN DE LOS DIFERENTES PREINOacuteCULOS DE P CUBENSIS EMPLEADOS PARA LAS

FERMENTACIONES SUMERGIDAS _________________________________________________________ 35

25 PREPARACIOacuteN DE LOS MEDIOS DE CULTIVO Y LOS INOacuteCULOS DE P CUBENSIS UTILIZADOS PARA LAS

FERMENTACIONES SUMERGIDAS _________________________________________________________ 36

26 CUANTIFICACIOacuteN DEL CRECIMIENTO DE BIOMASA MEDIANTE LOS MEacuteTODOS DE PESO HUacuteMEDO Y

PESO SECO PARA CULTIVO SUMERGIDO DE P CUBENSIS ________________________________________ 37

27 AJUSTE DE LA CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO DE P CUBENSIS AL MODELO CINEacuteTICO LOGIacuteSTICO ____ 37

vii

28 EVALUACIOacuteN DEL CONSUMO DE SUSTRATO Y DEL CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P

CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO ________________________________________________ 39

29 MEacuteTODO CUALITATIVO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE ALCALOIDES (PSILOCIBINA)

MEDIANTE EL USO DEL REACTIVO DE DRAGENDORFF _________________________________________ 40

210 MEacuteTODO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE PSILOCIBINA MEDIANTE CROMATOGRAFIacuteA

LIacuteQUIDA DE ALTA EFICIENCIA (HPLC) _______________________________________________________ 40

211 DETERMINACIOacuteN CUALITATIVA DE LA RESOLUCIOacuteN DEL ALCALOIDE DE INTEREacuteS PARA LOS

DIFERENTES ENSAYOS __________________________________________________________________ 41

212 DETERMINACIOacuteN PORCENTUAL DE COMPUESTOS PARA LOS DIFERENTES ENSAYOS __________ 42

213 CULTIVO SUMERGIDO DE P CUBENSIS EN PRESENCIA DE FA ______________________________ 42

214 DISENtildeO DE EXPERIMENTOS Y ANAacuteLISIS ESTADIacuteSTICO ___________________________________ 43

3 RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN ___________________________________________________________ 45

31 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN CULTIVO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO DIFERENTES FUENTES DE CARBONO ____________________________________________ 45

311 Crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones

de glucosa _________________________________________________________________________ 45

312 Crecimiento micelial del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones

de sacarosa ________________________________________________________________________ 50

313 Comparacioacuten entre el crecimiento micelial de P cubensis en los cultivos sumergidos utilizando

glucosa y sacarosa como fuente de carbono ______________________________________________ 55

314 Crecimiento micelial del P cubensis en cultivo sumergido utilizando glucosa y fenilalanina en el

medio 56

32 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS CULTIVADO EN

MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG) ______________________________________________________ 61

321 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes

concentraciones de glucosa ___________________________________________________________ 62

322 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes

concentraciones de sacarosa __________________________________________________________ 63

323 Comparacioacuten entre el consumo de sustrato de P cubensis en los cultivos sumergidos con

diferentes fuentes de carbono _________________________________________________________ 65

324 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando glucosa y

fenilalanina en el medio ______________________________________________________________ 66

33 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS CULTIVADO EN

MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG) ______________________________________________________ 69

331 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes

concentraciones de glucosa ___________________________________________________________ 69

332 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes

concentraciones de sacarosa __________________________________________________________ 71

333 Comparacioacuten entre el consumo de proteiacutena de P cubensis en los cultivos sumergidos con

diferentes fuentes de carbono _________________________________________________________ 72

334 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando glucosa y FA en el medio

73

34 ESTUDIO CUALITATIVO DE LA PRESENCIA DEL ALCALOIDE _______________________________ 76

viii

341 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el medio no conteniacutea FA ____ 76

342 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el medio conteniacutea FA ______ 79

35 ESTUDIO PORCENTUAL (AacuteREA) DEL ALCALOIDE REALIZADO PARA LOS DIFERENTES ENSAYOS ___ 81

351 Porcentaje de la Psilocibina (suposicioacuten) cuando el medio no conteniacutea FA _______________ 81

352 Porcentaje de aacuterea de compuestos presentes en P cubensis cuando el medio conteniacutea FA _ 83

CONCLUSIONES _________________________________________________________________________ 86

RECOMENDACIONES _____________________________________________________________________ 89

ANEXOS _______________________________________________________________________________ 90

BIBLIOGRAFIacuteA _________________________________________________________________________ 121

ix

LISTA DE TABLAS

TABLA 1 COMPOSICIOacuteN DEL MEDIO DE CULTIVO SUMERGIDO PARA EVALUAR EL CRECIMIENTO MICELIAL

DEL P CUBENSIS 35

TABLA 2 PARAacuteMETROS CINEacuteTICOS OBTENIDOS MEDIANTE EL MODELO LOGIacuteSTICO PARA LAS DIFERENTES

FERMENTACIONES DE P CUBENSIS UTILIZANDO GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO 48

TABLA 3 PARAacuteMETROS CINEacuteTICOS OBTENIDOS MEDIANTE EL MODELO LOGIacuteSTICO PARA LAS DIFERENTES

FERMENTACIONES DE P CUBENSIS UTILIZANDO SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO 53

TABLA 4 PARAacuteMETROS CINEacuteTICOS OBTENIDOS MEDIANTE EL MODELO LOGIacuteSTICO PARA LAS DIFERENTES

FERMENTACIONES DE P CUBENSIS UTILIZANDO 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO Y

DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA 60

TABLA 5 PORCENTAJE DE AacuteREA HALLADO MEDIANTE HPLC PARA LOS UacuteLTIMOS TRES DIacuteAS DE LA

FERMENTACIOacuteN CON CONCENTRACIONES DE 30 GL 50 GL Y 70 GL DE GLUCOSA Y SACAROSA CON

UN TIEMPO DE RETENCIOacuteN DE 62 Y 72 MINUTOS 81

TABLA 6 PORCENTAJE HALLADO MEDIANTE HPLC PARA LOS UacuteLTIMOS TRES DIacuteAS DE LA FERMENTACIOacuteN

CON CONCENTRACIONES DE 05 GL 10 GL Y 15 GL DE FA Y 50 GL DE GLUCOSA CON UN TIEMPO

DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y 72 MINUTOS 83

TABLA 7 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA) 90

TABLA 8 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA) 90

TABLA 9 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (SACAROSA) 91

TABLA 10 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (SACAROSA) 91

TABLA 11 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA Y SACAROSA) 92

TABLA 12 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA Y SACAROSA) 92

TABLA 13 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA 50 GL Y FA) 93

TABLA 14 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA 50 GL Y FA) 93

TABLA 15 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO SIN FA 94

TABLA 16 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO SIN FA 94

TABLA 17 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO CON FA 95

TABLA 18 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO CON FA 95

TABLA 19 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA SIN FA 96

TABLA 20 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA SIN FA 96

TABLA 21ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA CON FA 97

TABLA 22 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA CON FA 97

TABLA 23 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA SIN FA 98

TABLA 24 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN EL SUSTRATO

SIN FA 98

TABLA 25 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA CON FA 99

TABLA 26 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN EL DIacuteA CON FA

99

TABLA 27 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA SIN FA 100

TABLA 28 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN EL TIPO DE

SUSTRATO SIN FA 100

TABLA 29 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA CON FA 101

x

TABLA 30 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN LA

CONCENTRACIOacuteN CON FA 101

TABLA 31 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 30GL GLUCOSA Y 30GL SACAROSA 109

TABLA 32 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 110

TABLA 33 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 111

TABLA 34 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL Y GLUCOSA 50GL SACAROSA 112

TABLA 35 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 30GL GLUCOSA Y 30GL SACAROSA 113

TABLA 36 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 114

TABLA 37 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 70GL GLUCOSA Y 70GL SACAROSA 115

TABLA 38 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL Y GLUCOSA 50GL SACAROSA 116

TABLA 39 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 14 PARA CONCENTRACIONES DE 30GL GLUCOSA Y 30 GL SACAROSA 117

TABLA 40 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 14 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 118

TABLA 41 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 14 PARA CONCENTRACIONES DE 70GL GLUCOSA Y 70GL SACAROSA 119

TABLA 42 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 120

xi

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1 HONGO AGARICALES (LAMINAR) (KUO 2007) 23

FIGURA 2 ALCALOIDES DERIVADOS DEL TRIPTOFANO (MERCANO Y HASEGAWA 1991) 29

FIGURA 3 TRIPTAMINAS SIMPLES (SEIGLER 1981) 31

FIGURA 4 PSILOCIBINA Y PSILOCINA (MANDRILE ET AL 1984) 32

FIGURA 5 PSILOCYBE CUBENSIS (EAH01) CULTIVADA EN MEDIO SOacuteLIDO AGAR MALTA 34

FIGURA 6 CROMATOGRAMAS DE DOS DIFERENTES FERMENTACIONES DE P CUBENSIS QUE ILUSTRAN EL

CRITERIO DE ESCOGENCIA DEL MEJOR ENSAYO REALIZADO (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL

SACAROSA 78

FIGURA 7 CROMATOGRAMAS DE DOS DIFERENTES FERMENTACIONES DE P CUBENSIS QUE ILUSTRAN EL

CRITERIO DE ESCOGENCIA DEL MEJOR ENSAYO REALIZADO (A) 05 GL FA (B) 15 GL FA 80

FIGURA 8 MUESTRA DE BIOMASA UNA VEZ ANALIZADA MEDIANTE EL REACTIVO DE DRAGENDORFF 107

FIGURA 9 PERFIL CROMATOGRAacuteFICO (TSUJIKAWA ET AL 2003) 108

xii

LISTA DE GRAacuteFICOS

GRAacuteFICO 1 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO TRES DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO (PESO

SECO) 46

GRAacuteFICO 2 CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN CULTIVO SUMERGIDO BAJO TRES

CONCENTRACIONES DE GLUCOSA 47

GRAacuteFICO 3 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

GLUCOSA 49

GRAacuteFICO 4 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO (PESO

SECO) 50

GRAacuteFICO 5 CRECIMIENTO MICELIAL PARA TRES DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA 52

GRAacuteFICO 6 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

SACAROSA 54

GRAacuteFICO 7 CRECIMIENTO MICELIAL PARA DOS DIFERENTES FUENTES DE CARBONO (GLUCOSA Y

SACAROSA) 56

GRAacuteFICO 8 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA Y 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE

CARBONO (PESO SECO) 57

GRAacuteFICO 9 CRECIMIENTO MICELIAL PARA GLUCOSA A UNA CONCENTRACIOacuteN DE 50 GL Y TRES

DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA 59

GRAacuteFICO 10 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA Y

50 GL DE GLUCOSA 61

GRAacuteFICO 11 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO 62

GRAacuteFICO 12 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO 64

GRAacuteFICO 13 CONSUMO DE SUSTRATO PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 66

GRAacuteFICO 14 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO Y DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

FA 67

GRAacuteFICO 15 CONSUMO DE SUSTRATO PARA CADA UNA DE LAS CONCENTRACIONES DE FA UTILIZADAS 68

GRAacuteFICO 16 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO 70

GRAacuteFICO 17 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO 71

GRAacuteFICO 18 CONSUMO DE PROTEIacuteNA PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 73

xiii

GRAacuteFICO 19 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO Y DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

FA 74

GRAacuteFICO 20 CONSUMO DE PROTEIacuteNA PARA LOS ENSAYOS CON Y SIN FA 75

GRAacuteFICO 21 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA LAS DOS FUENTES DE CARBONO 77

GRAacuteFICO 22 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS EN LOS UacuteLTIMOS TRES DIacuteAS DE LA FERMENTACIOacuteN CON FA Y GLUCOSA 79

GRAacuteFICO 23 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 82

GRAacuteFICO 24 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA CADA UNA DE LAS CONCENTRACIONES DE FA UTILIZADAS 85

GRAacuteFICO 25 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

109

GRAacuteFICO 26 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

110

GRAacuteFICO 27 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

111

GRAacuteFICO 28 CROMATOGRAMA DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA 112

GRAacuteFICO 29 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

113

GRAacuteFICO 30 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

114

GRAacuteFICO 31 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 70 GL GLUCOSA (B) 70 GL SACAROSA

115

GRAacuteFICO 32 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA 116

GRAacuteFICO 33 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

117

GRAacuteFICO 34 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

118

xiv

GRAacuteFICO 35 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 70 GL GLUCOSA (B) 70 GL SACAROSA

119

GRAacuteFICO 36 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C)

15GL FA 120

xv

LISTA DE ECUACIONES

ECUACIOacuteN 1 ECUACIOacuteN LINEALIZADA DEL MODELO LOGIacuteSTICO 38

ECUACIOacuteN 2 VALORES TEOacuteRICOS DE BIOMASA EN EL TIEMPO 39

xvi

LISTAS DE ANEXOS

ANEXO 1 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA _____________________________________________________ 90

ANEXO 2 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON SACAROSA ____________________________________________________ 91

ANEXO 3 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA Y SACAROSA __________________________________________ 92

ANEXO 4 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA 50 GL Y FA ___________________________________________ 93

ANEXO 5 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO EN LAS FERMENTACIONES

SIN FA ____________________________________________________________________________ 94

ANEXO 6 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO EN LAS FERMENTACIONES

CON FA ___________________________________________________________________________ 95

ANEXO 7 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA EN LAS FERMENTACIONES

SIN FA ____________________________________________________________________________ 96

ANEXO 8 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA EN LAS FERMENTACIONES

CON FA ___________________________________________________________________________ 97

ANEXO 9 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA EN LAS

FERMENTACIONES SIN FA ____________________________________________________________ 98

ANEXO 10 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA EN LAS

FERMENTACIONES CON FA ___________________________________________________________ 99

ANEXO 11 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA CUANTIFICACIOacuteN PORCENTUAL DE PSILOCIBINA EN

LAS FERMENTACIONES SIN FA _______________________________________________________ 100

ANEXO 12 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA CUANTIFICACIOacuteN PORCENTUAL DE PSILOCIBINA EN

LAS FERMENTACIONES CON FA ______________________________________________________ 101

ANEXO 13 DETERMINACIOacuteN DE CONSUMO DE AZUacuteCARES POR EL MEacuteTODO DE DNS (AacuteCIDO

DINITROSALICIacuteLICO) ________________________________________________________________ 102

ANEXO 14 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO ___________________________________________ 104

ANEXO 15 DETERMINACIOacuteN DE CONSUMO DE PROTEIacuteNAS POR EL MEacuteTODO DE LOWRY ____________ 105

ANEXO 16 CINEacuteTICA CONSUMO DE PROTEIacuteNA ______________________________________________ 106

ANEXO 17 PRUEBA DE REACTIVO DE DRAGENDORFF _________________________________________ 107

ANEXO 18 BARRIDO ESPECTRAL PARA EL PSILOCYBE CUBENSIS _________________________________ 108

ANEXO 19 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 12 DE FERMENTACIOacuteN ___________________________ 109

ANEXO 20 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 13 DE FERMENTACIOacuteN __________________________ 113

ANEXO 21 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 14 DE FERMENTACIOacuteN __________________________ 117

xvii

RESUMEN

El Psilocybe cubensis es un hongo de gran importancia a nivel industrial gracias a

la presencia de una sustancia llamada Psilocibina en su cuerpo fructiacutefero

Dicho alcaloide derivado de la triptamina es muy similar al neurotransmisor

serotonina el cual es responsable de la percepcioacuten sensorial la regulacioacuten de la

temperatura el inicio del reposo nocturno del hiacutegado y los rintildeones Por tal motivo

este estudio se enfocoacute en la produccioacuten de la Psilocibina mediante el cultivo del P

cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong)

Se evaluaron los efectos de dos fuentes de carbono (glucosa y sacarosa) a tres

concentraciones diferentes en cultivo sumergido para Psilocybe cubensis con el

fin de determinar la incidencia de eacutestas en la produccioacuten de biomasa y en la

produccioacuten y presencia de Psilocibina alcaloide de intereacutes Para las

concentraciones de glucosa de 30 gL 50 gL y 70 gL se presentoacute un crecimiento

maacuteximo de biomasa de 048 gL 055 gL y 062 gL y un porcentaje de alcaloide

de 6065 wv 7396 wv y 6733 wv respectivamente Esto uacuteltimo si se

asume que el tiempo de retencioacuten oscila entre 62 y 72 minutos contaacutendose con

una fase moacutevil de HCOONH4 en una columna C18 Mientras que para las mismas

concentraciones de sacarosa se presentoacute un crecimiento maacuteximo de biomasa de

026 gL 045 gL y 057 gL con porcentajes del compuesto presente entre el

rango de 62 y 72 minutos de 3664 wv 5857 wv y 5583 wv

respectivamente

Una vez realizada la investigacioacuten se encontroacute que las diferencias existentes en

cuanto a la cantidad de biomasa generada con respecto al tipo de sustrato

utilizado no fueron significativas es decir era irrelevante si se utilizaba glucosa o

sacarosa como principal fuente de carbono para la fermentacioacuten del P cubensis

xviii

en medio sumergido con el fin de obtener biomasa sin embargo se hallaron

diferencias significativas con respecto a las diferentes concentraciones empleadas

de dichas fuentes de carbono

Al analizar las muestras mediante cromatografiacutea liacutequida de alta eficiencia (HPLC)

se determinoacute que el medio que conteniacutea 50 gL de glucosa era el deseado debido

a que fue en eacuteste donde se presentaron picos maacutes definidos mostrando una mejor

resolucioacuten del compuesto Adicionalmente presentoacute un buen crecimiento micelial

Una vez elegido dicho criterio se evaluoacute el efecto que teniacutea la adicioacuten de un

aminoaacutecido llamado Fenilalanina (FA) al medio que conteniacutea 50 gL de glucosa

con el fin de determinar si eacuteste teniacutea alguna incidencia positiva en la produccioacuten de

biomasa y en la generacioacuten del alcaloide de intereacutes cabe resaltar que se utilizaron

diferentes concentraciones de FA correspondientes a 05 gL 10 gL y 15 gL

Finalizados dichos ensayos se obtuvieron valores de crecimiento de biomasa

maacutexima de 106 gL 108 gL y 101 gL y un porcentaje de aacuterea de 7549 wv

6236 wv y 2721 wv respectivamente

Es necesario hacer hincapieacute en que las diferencias obtenidas mediante el anaacutelisis

estadiacutestico entre cada una de las concentraciones de FA con respecto a la

generacioacuten de biomasa y la produccioacuten del compuesto no fueron significativas lo

que llevoacute a elegir una concentracioacuten de 05 gL de FA debido a que fue la menor

cantidad utilizada de este compuesto durante la investigacioacuten suponieacutendose asiacute

una disminucioacuten en los costos de materia prima

Palabras claves

Psilocybe cubensis Psilocibina Alcaloide HPLC Cultivo Sumergido Fuentes de

Carbono Fenilalanina

19

INTRODUCCIOacuteN

Los hongos son una rica fuente de productos naturales con una alta actividad

bioloacutegica Desafortunadamente el cultivo de eacutestos en cuerpo fructiacutefero toma

varios meses disminuyendo su calidad debido a los cambios climaacuteticos y plagas

por tal razoacuten se implementoacute la metodologiacutea de medio sumergido la cual es

prometedora gracias a una alta productividad de compuestos bioactivos (Arora

1986)

El Geacutenero Psilocybe pertenece al Reino Fungiacute con un Phylum Basidiomicota

una Clase Homobasidiomicetes un Orden Agaricales una Familia Strofariaceae

(Paris y Hurabielle 1981)

Dicho geacutenero es considerado de gran importancia a nivel mundial debido a que su

cuerpo fructiacutefero y biomasa micelial contienen Psilocibina la cual posee un alto

valor para la industria farmaceacuteutica por su uso en la elaboracioacuten de productos

antidepresivos Este alcaloide derivado de FA cuenta con una estructura muy

similar al neurotransmisor segregado por el cerebro llamado serotonina que

controla el estado de aacutenimo el suentildeo el hiacutegado y los rintildeones (Mandrile et al

1984) esta caracteriacutestica le otorga la gran importancia a la Psilocibina en el

mercado puesto que tiene un alto impacto en la sociedad como ayudante

antidepresivo debido a que no todas las personas segregan la cantidad necesaria

(10 mg con liacutemites que variacutean desde 5 a 20 mg) de serotonina (Mandrile et al

1984) Adicionalmente se estaacute empleando como una gran ayuda para la

disminucioacuten de la adiccioacuten a sustancias como heroiacutena y cocaiacutena gracias a que

este alcaloide no genera dependencia (Lee et al 2004)

Debido a que su consumo puede generar alucinaciones era consumido por las

culturas aboriacutegenes centroamericanas con el fin de realizar manifestaciones

20

religiosas Su uso se remonta a maacutes de 3500 antildeos y era nombrado por los

aztecas como ―Teonunaltl que significa ―carne de dioses (Mandrile et al 1984)

La alternativa que se utilizoacute durante esta investigacioacuten fue el cultivo del P

cubensis mediante medio sumergido debido principalmente a las notables

ventajas frente a los sistemas convencionales que eacuteste posee entre las cuales se

destacan la disminucioacuten del tiempo para la obtencioacuten de la biomasa (14 diacuteas) y la

reduccioacuten de los costos de obtencioacuten (Lee et al 2004) De acuerdo a lo

dimensionado anteriormente este estudio estaba orientado primordialmente a la

buacutesqueda de alternativas que permitieran la produccioacuten de biomasa de forma

raacutepida y confiable

Con el fin de llevar a cabo lo dicho anteriormente se pretendioacute evaluar el efecto

del uso de dos diferentes fuentes de carbono en este caso glucosa y sacarosa en

el crecimiento micelial de la cepa P cubensis

21

OBJETIVOS

GENERAL

Evaluar el efecto de la fuente de carbono en el crecimiento micelial de una

cepa Psilocybe sp

ESPECIacuteFICOS

Evaluar la cineacutetica de crecimiento de la cepa Psilocybe cubensis en los

diferentes medios de cultivo sumergido mediante la cuantificacioacuten de

biomasa por medio de la metodologiacutea de peso seco

Evaluar el consumo de sustrato para los diferentes ensayos por medio de

teacutecnicas espectrofotomeacutetricas

Determinar la presencia de Psilocibina mediante el uso del reactivo de

Dragendorff

22

1 MARCO TEOacuteRICO

11 CONCEPTOS GENERALES DE HONGOS

Los hongos son organismos eucariotas que no contienen clorofila con nutricioacuten

por absorcioacuten generalmente con reproduccioacuten sexual y asexual el cuerpo

consiste generalmente de filamentos ramificados con pared celular quitinosa

(Miles y Chang 1999)

Constituyen uno de los grupos de organismos maacutes importantes para la vida del

hombre ya que son los responsables de gran parte de la descomposicioacuten de la

materia orgaacutenica aumentando su disponibilidad en el suelo pueden ser

comestibles venenosos o psicotroacutepicos muchos son patoacutegenos otros producen

ciertas sustancias beneficiosas o intervienen en procesos de elaboracioacuten de

algunos comestibles (Miles y Chang 1999)

111 Hongos laminares (Agaricales)

El orden Agaricales tambieacuten conocido como Euagaricales es el mayor orden de

setas y hongos que incluye maacutes de la mitad de todas las especies conocidas de la

clase Homobasidiomycetes (Hibbett et al 1997 Hibbett y Thorn 2001) Maacutes de

9000 especies y alrededor de 350 geacuteneros se han atribuido a este orden que

contiene 26 familias (Kirk et al 2001) Un consenso de mayor nivel de

clasificacioacuten de los Agaricales ha sido difiacutecil de lograr debido a la competencia de

sistemas que restringen geacuteneros y familias (o incluso orden) de diferentes

maneras (Bas 1998 Juumllich 1981 Kirk et al 2001 Kuumlhner 1980 Singer 1986)

23

La base para la clasificacioacuten de los hongos fue construida por Fries (1874) quien

hizo hincapieacute en las caracteriacutesticas macroscoacutepicas como la textura del tallo la

separacioacuten de los filamentos (laminas) presencia o ausencia de velo y color de las

esporas

Posteriormente dividioacute los hongos Agaricales en varias especies de acuerdo al

color de las esporas depositadas las cuales pueden ser de color blanco rosado

marroacuten puacuterpura ndash marroacuten y negro El sistema macroscoacutepico de Fries que

reconocioacute inicialmente 12 geacuteneros de hongos carnosos que forman los hongos es

taxonoacutemicamente praacutectico Eacuteste fue relativamente invariable hasta que Fayod

(1989) estudioacute la anatomiacutea y las caracteriacutesticas microscoacutepicas de muchos

Agaricales reconociendo 108 geacuteneros (Arora 1986)

Al igual que todas las setas los hongos laminares son faacutebricas de esporas

creados con el uacutenico propoacutesito de fabricar esporas microscoacutepicas para dejarse

llevar por las corrientes de aire y con suerte caer en un lugar adecuado en la

tierra para germinar y comenzar un nuevo organismo Las probabilidades de que

cualquier individuo que tiene esporas de este tipo tenga suerte son tan bajas que

el hongo produce millones de esporas para compensar esto En las laacuteminas se

encuentran numerosas esporas las cuales aumentan considerablemente el

nuacutemero de esporas que el hongo puede producir Ambos lados de cada laacutemina

estaacute cubierta con esporas microscoacutepicas (Kuo 2007) A continuacioacuten se muestra

de manera ilustrativa en la figura 1 las laacuteminas que poseen los hongos Agaricales

en las cuales se da la formacioacuten de las esporas

Figura 1 Hongo Agaricales (Laminar) (Kuo 2007)

24

12 MEDIOS DE CULTIVO

Uno de los sistemas maacutes importantes para la identificacioacuten de microorganismos es

observar su crecimiento en sustancias alimenticias artificiales preparadas en el

laboratorio El material alimenticio en el que crecen los microorganismos es el

medio de cultivo (Garciacutea 1995)

Para que los microorganismos crezcan adecuadamente en un medio de cultivo

artificial eacuteste debe reunir una serie de condiciones como lo son temperatura

grado de humedad y presioacuten asiacute como un grado correcto de acidez o alcalinidad

Un medio de cultivo contiene los nutrientes y factores de crecimiento necesarios

para que el microorganismo se desarrolle correctamente y debe estar exento de

cualquier tipo de microorganismo que pueda generar contaminacioacuten (Garciacutea

1995)

121 Tipos de medios de cultivo

En la actualidad existen diversos tipos de medio de cultivo si se centra en la

composicioacuten eacutestos pueden ser medios sinteacuteticos que contienen fuente de

carbono fuente de nitroacutegeno sales que suplan los iones y demaacutes elementos tales

como estimuladores del crecimiento medios complejos que contienen ingredientes

tales como extracto de levadura peptona infusioacuten de cerebro etc ricos en

nutrientes medios de enriquecimiento siendo estos complejos con aditivos

adicionales para favorecer asiacute al crecimiento y desarrollo de determinados

microorganismos medios selectivos los cuales son disentildeados para favorecer el

crecimiento especiacutefico de un microorganismo determinado o un grupo

microbiano medios diferenciales que proporcionan la distincioacuten microbiana de una

mezcla por sus propiedades diferenciales de crecimiento en dichos medios

medios de mantenimiento siendo disiacutemiles de los de crecimiento oacuteptimo por el

25

crecimiento raacutepido y proliacutefico que deriva en la muerte raacutepida de las ceacutelulas (Garciacutea

1995)

Atendiendo a su estado los medios de cultivo pueden presentarse como medios

sumergidos y medios soacutelidos que contienen agar que gelifica por debajo de 45

degC y cuya concentracioacuten en su uso es de 15 y medios semisoacutelidos que contiene

un agar a una concentracioacuten de 07 (Garciacutea 1995)

121 Medio sumergido

Debido a que cultivar el cuerpo fructiacutefero toma varios meses y se dificulta el control

de calidad del producto final porque se estaacute sujeto a los cambios permanentes del

clima y las plagas se ha empleado la metodologiacutea de medio sumergido la cual es

una alternativa muy prometedora para la produccioacuten eficiente del micelio y de los

metabolitos (Lindequist y Niedermeyer 2005)

Dicha forma es la mejor para producir extraer y purificar metabolitos de un cultivo

de hongo ya que facilita una mayor produccioacuten de biomasa en menor tiempo y

de mayor calidad que el cultivo en medio soacutelido ademaacutes facilita la dispersioacuten y

adaptacioacuten del hongo y reduce los vectores de contaminacioacuten De igual forma un

cultivo de esta iacutendole es la opcioacuten maacutes viable si se quiere escalar procesos

fermentativos en aras de desarrollar mercados como en este caso el de

metabolitos medicinales (Navarro et al 1998)

A su vez el uso de cultivo sumergido puede beneficiar la produccioacuten de muchos

metabolitos secundarios y disminuir los costos de produccioacuten por reducir las

labores que involucran los meacutetodos de etapas soacutelidas (Domiacutenguez y Webb 2003)

Los metabolitos bioactivos de los hongos pueden ser potencialmente producidos a

nivel industrial mediante el uso de la metodologiacutea de cultivo sumergido pero el

26

eacutexito a escala comercial depende del costo comparado con la tecnologiacutea existente

y la ventaja econoacutemica que la industria puede ver usando este meacutetodo El uso de

la tecnologiacutea puede ser facilitada por el aumento en el rendimiento de la

produccioacuten y el desarrollo del sistema (Hwang et al 2004)

El cultivo de hongos sumergidos se caracteriza por un aumento en la viscosidad

del caldo con el tiempo debido a uno o maacutes factores tales como el aumento de la

concentracioacuten de ceacutelulas los cambios de la morfologiacutea del crecimiento o la

produccioacuten de productos extracelulares que alteran el caraacutecter reoloacutegico de la

cultura del liacutequido El aumento en la viscosidad puede ser visto como un fenoacutemeno

indeseable pero inevitable ya que causan dificultades en el suministro de oxiacutegeno

en la eliminacioacuten de dioacutexido de carbono y en posibles problemas de agitacioacuten

(Hwang et al 2004)

13 ALCALOIDES

131 Generalidades

La diversidad estructural y la variedad en la actividad bioloacutegica hacen de los

alcaloides como tambieacuten de los antibioacuteticos los grupos maacutes importantes entre las

sustancias naturales de intereacutes terapeacuteutico (Paris y Hurabielle 1981)

Se han aislado principalmente en plantas superiores y se han encontrado en maacutes

de 100 familias de Faneroacutegamas (aquellas plantas que se reproducen por semillas

producidas en sus inflorescencias) Su actividad bioloacutegica a nivel del sistema

nervioso dio pie a las primeras investigaciones siendo los alcaloides las primeras

sustancias naturales estudiadas (Paris y Hurabielle 1981)

El teacutermino alcaloide propuesto por el farmaceacuteutico W Meissner en 1819 se aplicoacute

a los compuestos de origen vegetal con propiedades alcalinas este caraacutecter

baacutesico es debido a la presencia de nitroacutegeno amiacutenico en su estructura Los

27

alcaloides se pueden considerar como ―Un compuesto orgaacutenico de origen natural

nitrogenado derivados generalmente de aminoaacutecidos maacutes o menos baacutesico de

distribucioacuten restringida con propiedades farmacoloacutegicas importantes a dosis bajas

y que responden a reacciones comunes de precipitacioacuten (Paris y Hurabielle

1981)

132 Propiedades fisicoquiacutemicas

Los alcaloides tienen masas moleculares que variacutean entre 100 y 9000 gmol son

casi siempre incoloros son normalmente soacutelidos a temperatura ambiente a

excepcioacuten de los alcaloides no oxigenados Los alcaloides son poco solubles en

agua gracias a su caraacutecter baacutesico dicho caraacutecter se debe al par de electrones

libres del nitroacutegeno (Paris y Hurabielle 1981)

En la naturaleza se encuentran en forma de sales generalmente En las plantas

se consideraba que eran productos obtenidos durante la extraccioacuten y poco

solubles en disolventes tiacutepicos de extraccioacuten por su polaridad Son solubles en

disolventes orgaacutenicos como cloroformo etanol metanol acetato de etilo eacuteter

benceno En forma de sales son solubles en agua excepto las sales de berberina

(Paris y Hurabielle 1981)

Todos los alcaloides son activos a la luz polarizada Presentan una fluorescencia

caracteriacutestica bajo la luz UV o IR dando lugar a espectros caracteriacutesticos (Paris y

Hurabielle 1981)

133 Reconocimiento de los alcaloides

Las teacutecnicas de reconocimiento son basadas en la capacidad que tienen los

alcaloides en estado de sal (extractos aacutecidos) de combinarse con el yodo y

metales pesados como bismuto mercurio tungsteno formando precipitados se

28

utilizan reactivos generales para detectar alcaloides como reactivo de Wagner

reactivo de Mayer reactivo de Dragendorff reactivo de Hager reactivo de

Bertrand reactivo de Ehrlich y reactivo de Vitali-Morin (Paris y Hurabielle 1981)

134 Clasificacioacuten de los alcaloides

Habitualmente los alcaloides se han clasificado en funcioacuten de su estructura

distinguieacutendose principalmente los compuestos heterociacuteclicos de los no

heterociacuteclicos Actualmente existen varias formas de clasificarlos (Bruneton

1987) entre ellas se pueden distinguir

1341 Alcaloides alifaacuteticos

a Derivados de la ornitina (pirrolidinas tropaacutenicos pirrolizidiacutenicos)

b Derivados de la lisina (piperidinas quinolizidiacutenicos)

1342 Alcaloides de origen diverso

a Alcaloides terpeacutenicos y esteroidales

b Alcaloides diversos (purinas macrociclos etc)

1343 Alcaloides aromaacuteticos

a Derivados del aacutecido nicotiacutenico (piridinas)

b Derivados de la fenilalanina y tirosina (isoquinoleinas)

c Derivados del triptofano (indoacutelicos quinoleinas)

d Derivados de la histidina (imidazoles)

29

Alcaloides derivados del triptofano (Alcaloides Indoacutelicos)

Desde el punto de vista farmacoloacutegico ha habido mucho intereacutes sobre las bases

que contienen el nuacutecleo indoacutelico a raiacutez del descubrimiento de la actividad

alucinoacutegena del LSD asiacute como la actividad sedante de la reserpina aislada del

geacutenero Rauwolfia El auge del estudio fitoquiacutemico ocurrioacute en la deacutecada de los 60 y

se dirigiacutea principalmente a la familia Apocynaceae (Mercano y Hasegawa 1991)

Existen unos 800 alcaloides de este tipo distribuidos principalmente en la familia

Apocynaceae (geacuteneros Rauwolfia Aspidos-perma Strychnos y Vinca) menos

frecuentes en hongos y familias como Leguminoseae Malphigiaceae Rubiaceae y

Rutaceae donde los alcaloides presentan el grupo indoacutelico sencillo (Mercano y

Hasegawa 1991)

El triptofano es el precursor de estos alcaloides los cuales se clasifican en

triptaminas y en no triptaminas las triptaminas a su vez se subdividen en b-

carbolinas y en indoleninas y pueden ser triptaminas simples o triptaminas

complejas y estas pueden ser isopreacutenicas o no isopreacutenicas (Mercano y Hasegawa

1991) La figura 2 muestra la estructura quiacutemica del triptofano triptamina y sus

divisiones

Figura 2 Alcaloides derivados del Triptofano (Mercano y Hasegawa 1991)

30

Triptaminas simples

Las triptaminas simples juegan un importante papel en la cultura indiacutegena de

Ameacuterica por sus efectos alucinoacutegenos y extaacuteticos en sus ceremonias maacutegico

religiosas (Furst 1994) Se han encontrado en hongos alucinoacutegenos de

Mesoameacuterica del geacutenero Psilocybe Stropharia y Conocybe (―teonacatl o ―carne

de los dioses) usados por los indios Aztecas en sus ceremonias religiosas desde

hace maacutes de 1700 antildeos Se han encontrado en estos hongos los alcaloides

alucinoacutegenos la Psilocina y la Psilocibina que al ingerirlos produce diferentes

sensaciones auditivas y visuales relajacioacuten muscular depresiones y euforias

alternadas (Mercano y Hasegawa 1991)

La serotonina que juega un importante papel en la actividad neuronal se

encuentra tambieacuten en vegetales Se ha aislado en el pericarpio del banano el cual

seco cuando es fumado actuacutea como un alucinoacutegeno ligero (Seigler 1981)

De las glaacutendulas paroacutetidas del sapo comuacuten Bufo vulgaris se aiacutesla la bufotenina

derivado N-dimetilado de la serotonina que tambieacuten es el principio activo del Yopoacute

polvo de las semillas de Anadenanthera peregrina (Piptadenia peregrina)

Leguminoseae y especies del geacutenero Virola (Myristicaceae) que contiene tambieacuten

triptaminas son mezclados con cenizas e inhalados por medio de tubos de bambuacute

por los indiacutegenas del Orinoco en ceremonias maacutegico religiosas produciendo

alucinacioacuten e incoordinacioacuten motriz (Seigler 1981)

En la figura 3 se observan las estructuras de aquellos compuestos que estaacuten

clasificados como triptaminas simples

31

Figura 3 Triptaminas simples (Seigler 1981)

13 PSILOCIBINA Y PSILOCINA

La Psilocibina y la Psilocina son bioloacutegicamente sintetizadas en los hongos

pertenecientes a los geacuteneros de Psilocybe (Bigwood y Beug 1982 Wurst et al

1984)

La Psilocibina y la Psilocina se han identificado en todo el mundo en una variedad

de setas que son llamados hongos maacutegicos La ingestioacuten de pequentildeas

cantidades de alucinoacutegenos provoca el eacutextasis La actividad alucinoacutegena de la

Psilocibina es relativamente maacutes baja que la de la Psilocina Sin embargo la

Psilocibina se convierte faacutecilmente en Psilocina (componente activo principal) en

los sistemas bioloacutegicos Asiacute el desarrollo de un meacutetodo de determinacioacuten de la

Psilocibina es importante lo misma que la de la Psilocina (Kimie et al 2005)

La hidroacutelisis de la Psilocibina se consigue saturando con anhiacutedido carboacutenico una

solucioacuten acuosa de Psilocibina (para eliminar el oxiacutegeno del aire y calentaacutendola)

obteniendo asiacute una moleacutecula de 4hidroxi-dimetiltriptamina y una moleacutecula de aacutecido

fosfoacuterico (Mandrile et al 1984)

Como todos los faacutermacos derivados del indol estas sustancias han despertado

intereacutes porque se sospechoacute la posibilidad de que algunas de ellas se formen en el

32

organismo y que en ciertas psicosis especialmente en la esquizofrenia se

produzcan elevados niveles sanguiacuteneos que ocasionan algunos de los siacutentomas

(Mandrile et al 1984)

La figura 4 muestra la estructura quiacutemica de alcaloides como la Psilocibina y

Psilocina

Figura 4 Psilocibina y Psilocina (Mandrile et al 1984)

131 Antecedentes acerca de la obtencioacuten de Psilocibina y Psilocina

Una gran variedad de meacutetodos cromatograacuteficos para la determinacioacuten de

Psilocibina y Psilocina presentes en las incautaciones de hongos se han

publicado La cromatografiacutea de capa fina es utilizada debido a que eacutesta es muy

apropiada para la deteccioacuten de sustancias derivadas del triptofano (Brown et al

1972 Tanimukai 1967 Beug y Bigwood 1981) Aun asiacute meacutetodos que involucran

tanto la cromatografiacutea de alta eficiencia (HPLC) como la deteccioacuten fotomeacutetrica de

UV (Beug y Bigwood 1981 Wurst et al 1984 Borner y Brenneisen 1987 Perkal

et al 1980 Vanhaelen-Faestreacute y Vanhaelen 1984 Thomson 1980 White 1979

Sottolano y Lurie 1983) fueron establecidas y optimizadas para la cuantificacioacuten

de Psilocibina

Durante los uacuteltimos antildeos se han venido utilizando diferentes tipos de columna y

fase moacutevil con el fin de obtener la mayor cantidad posible de la sustancia de

intereacutes (Psilocibina)

33

En el antildeo 1981 en el instituto farmaceacuteutico de la Universidad de Oslo realizaron

una investigacioacuten con una columna de siacutelice con una fase moacutevil de metanol-nitrato

de amonio en donde no soacutelo se logroacute obtener Psilocibina y Psilocina sino tambieacuten

un nuevo producto conocido como beocistiacuten Se logroacute un porcentaje de separacioacuten

maacutexima de 75 ww (Christiansen et al 1981)

Asimismo en el antildeo 1984 en el instituto de microbiologiacutea de Amsterdam se

realizoacute un estudio con una columna C18 de siacutelice y una fase moacutevil de agua-etanol-

aacutecido aceacutetico de forma isocraacutetica en donde se obtuvo un porcentaje 025-115

y 002-016 de Psilocibina y Psilocina respectivamente en el hongo (Wurst

1984)

De igual manera en el antildeo 2003 en el instituto de ciencia policiaca en Japoacuten se

ejecutoacute la cromatografiacutea de alta eficiencia utilizando una columna C18 con una

fase moacutevil de aacutecido foacutermico de forma isocraacutetica y un detector de 220 nm un rango

de porcentaje de Psilocibina 014-042 wv en la capa mientras un 009-03

wv en el tallo (Tsujikawa et al 2003)

34

2 MATERIALES Y MEacuteTODOS

21 LOCALIZACIOacuteN

Las fermentaciones la medicioacuten del crecimiento micelial y la cuantificacioacuten del

consumo del sustrato y de proteiacutena se llevaron a cabo en el laboratorio de

Biotecnologiacutea de la Universidad EAFIT mientras que los anaacutelisis de cromatografiacutea

liacutequida de alta eficiencia (HPLC) se realizaron en el laboratorio de Quiacutemica

Instrumental de dicha Universidad

22 MICROORGANISMO DE ESTUDIO

La cepa del hongo Psilocybe cubensis (EAH01) con la cual se trabajoacute fue donada

por Joseacute Rodrigo Moreno Ingeniero del laboratorio de la Universidad Catoacutelica de

Oriente (UCO) La EAH01 permanece auacuten en el laboratorio de Biotecnologiacutea de la

Universidad EAFIT

Dicha cepa se cultivoacute en una caja Petri que conteniacutea Agar Extracto de Malta

(MEA) y se incuboacute a 30ordmC en una incubadora digital del laboratorio de

Biotecnologiacutea de la Universidad EAFIT La figura 5 representa una cepa de P

cubensis cultivada en medio soacutelido MEA

Figura 5 Psilocybe cubensis (EAH01) cultivada en medio soacutelido Agar Malta

35

23 COMPONENTES DEL MEDIO DE CULTIVO (FANG-ZHONG)

El medio sumergido utilizado para llevar a cabo las diferentes fermentaciones de

P cubensis fue el descrito por Fang-Zhong (2002) La tabla 1 muestra los

componentes de dicho medio y la concentracioacuten de cada uno de ellos Se destaca

que las fuentes de carbono utilizadas fueron glucosa y sacarosa usaacutendolas cada

una por separado para cada experimento y haciendo variaciones de

concentraciones de las mismas para los distintos ensayos

Tabla 1 Composicioacuten del medio de cultivo sumergido para evaluar el crecimiento micelial del P cubensis

Componentes Cantidad (gL)

Fuente de Carbono 30 ndash 50 - 70

Peptona 5

Extracto de levadura 5

KH2PO4 1

MgSO47H2O 05

Vitamina B1 005

24 PREPARACIOacuteN DE LOS DIFERENTES PREINOacuteCULOS DE P cubensis

EMPLEADOS PARA LAS FERMENTACIONES SUMERGIDAS

Con el propoacutesito de llevar a cabo cada uno de los ensayos fue necesario realizar

la preparacioacuten de un preinoacuteculo eacutesto con el fin de realizar un proceso de

adaptacioacuten del P cubensis al medio favoreciendo la disminucioacuten en cuanto a

tiempo (preferiblemente la eliminacioacuten de la aparicioacuten de un fase de latencia una

vez comenzada la fermentacioacuten)

La preparacioacuten de cada uno de los preinoacuteculos se realizoacute en 6 erlenmeyers de

1000 mL con 200 mL de medio cada uno los cuales fueron esterilizados a 120degC

por 15 minutos e inoculados con 4 discos de 5 mm aproximadamente de P

36

cubensis provenientes de la cepa previamente activada en Agar Malta durante 6

diacuteas Los erlenmeyers se llevaron a un agitador orbital por 6 diacuteas a 30ordmC y 100

rpm

25 PREPARACIOacuteN DE LOS MEDIOS DE CULTIVO Y LOS INOacuteCULOS DE P

cubensis UTILIZADOS PARA LAS FERMENTACIONES SUMERGIDAS

Una vez realizado el preinoacuteculo se procedioacute a preparar los medios de cultivo

utilizados para realizar los distintos experimentos de la siguiente manera se

prepararon medios que diferiacutean en la fuente de carbono (glucosa o sacarosa) y en

la concentracioacuten de la misma (30 gL 50 gL y 70 gL) teniendo asiacute un total de

seis fermentaciones Las demaacutes cantidades de los componentes del medio de

Fang-Zhong fueron las mismas que las usadas en el preinoacuteculo descritas en la

Tabla 1

En primer lugar se llevaron a cabo las tres fermentaciones de glucosa

preparando un total de 90 erlenmeyers (30 por cada concentracioacuten de azuacutecar por

duplicado) cada uno de los frascos conteniacutea 50 mL del medio en erlenmeyers de

250 mL e inoculados con 01 g de peso huacutemedo del preinoacuteculo aproximadamente

Los 90 frascos se llevaron durante 14 diacuteas a un agitador orbital a 100 rpm con una

temperatura de 30 degC

Posteriormente se llevaron a cabo las tres fermentaciones de sacarosa siguiendo

el mismo proceso descrito anteriormente para la glucosa

Una vez terminadas las fermentaciones de glucosa y sacarosa y realizados todos

los anaacutelisis correspondientes (generacioacuten de biomasa consumo de sustrato

consumo de proteiacutena y evaluacioacuten de la presencia de Psilocibina por medio de

cromatografiacutea liacutequida de alta eficiencia (HPLC)) se procedioacute a elegir la fuente de

carbono y concentracioacuten que mejores resultados arrojoacute tanto para la generacioacuten

37

de biomasa como para la produccioacuten del alcaloide con el fin de evaluarla

nuevamente adicionaacutendole un precursor (FA)

Para finalizar se procedioacute a preparar los medios con la fuente de carbono y la

concentracioacuten de la misma que arrojoacute mejores resultados es decir los ensayos

realizados con una concentracioacuten de 50 gL de glucosa adicionaacutendole al medio

FA a diferentes concentraciones correspondiente a valores de 05 gL 10 gL y

15 gL las demaacutes cantidades de los componentes remanentes del medio fueron

las mismas que las descritas anteriormente en la tabla 1

26 CUANTIFICACIOacuteN DEL CRECIMIENTO DE BIOMASA MEDIANTE LOS

MEacuteTODOS DE PESO HUacuteMEDO Y PESO SECO PARA CULTIVO

SUMERGIDO DE P cubensis

La cuantificacioacuten de biomasa para cada uno de los tratamientos se realizoacute usando

la metodologiacutea de peso huacutemedo y peso seco Para la cuantificacioacuten de biomasa

mediante el meacutetodo de peso huacutemedo se tomaron dos muestras provenientes de

cada erlenmeyer cada 24 horas las cuales fueron filtradas y pesadas con el fin de

obtener el valor de peso huacutemedo para cada tratamiento del P cubensis

Posteriormente la biomasa retenida en el papel filtro fue llevada a un secador que

se encontraba a una temperatura de 50ordmC durante 24 horas transcurrido el

tiempo la biomasa seca fue pesada con el fin de obtener datos de peso seco

Durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten se obtuvieron datos de peso huacutemedo y

peso seco por duplicado para cada una de las fermentaciones

27 AJUSTE DE LA CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO DE P cubensis AL

MODELO CINEacuteTICO LOGIacuteSTICO

Una vez realizada la recoleccioacuten de muestras para cada uno de los ensayos y su

posterior anaacutelisis se decidioacute modelar dichos datos mediante el modelo logiacutestico

38

(ecuacioacuten 1) el cual permite obtener variables cineacuteticas tales como la cantidad de

biomasa inicial (Xo) y la velocidad maacutexima de crecimiento (micromaacutex) para cada uno de

los tratamientos

Se decidioacute emplear el modelo logiacutestico ya que eacuteste muestra resultados maacutes reales

cuando se cultivan hongos debido a que su morfologiacutea es muy diferente a otros

microorganismos (pellets) dificultando la transferencia de masa (Bailey et al

1986)

Una vez linealizada la ecuacioacuten que describe dicho modelos se llega a la siguiente

expresioacuten

Ecuacioacuten 1 Ecuacioacuten linealizada del modelo logiacutestico

Posterior a la linealizacioacuten de la ecuacioacuten se procedioacute a graficar Ln ((XmaacutexX)-1)

vs tiempo con el fin de obtener como pendiente la velocidad maacutexima de

crecimiento (micromaacutex) y como intercepto el Ln ((XmaacutexXo)-1) el cual permitioacute la

obtencioacuten de la concentracioacuten inicial de biomasa

Obtenieacutendose asiacute los paraacutemetros cineacuteticos para cada ensayo correspondientes a

micromax y Xo

Se debe definir la concentracioacuten maacutexima de biomasa (Xmaacutex) para poder hallar los

paraacutemetros cineacuteticos mediante dicho modelo cabe aclarar que dicho valor se toma

de los resultados de biomasa adquiridos para cada uno de los ensayos mediante

la metodologiacutea de peso seco este valor variacutea para cada fermentacioacuten

Una vez ajustados los datos de cada tratamiento al modelo logiacutestico se procedioacute a

calcular de manera teoacuterica los valores de X (biomasa) que variacutea con el tiempo

39

teniendo en cuenta los paraacutemetros cineacuteticos arrojados mediante el modelo

logiacutestico utilizando la siguiente ecuacioacuten

Ecuacioacuten 2 Valores teoacutericos de biomasa en el tiempo

Estos valores de X teoacutericos obtenidos mediante la foacutermula anterior se grafican con

respecto a los valores de X obtenidos de manera experimental con el fin de

observar el ajuste del modelo logiacutestico a cada uno de los datos experimentales

28 EVALUACIOacuteN DEL CONSUMO DE SUSTRATO Y DEL CONSUMO DE

PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO

SUMERGIDO

Con el fin de evaluar el consumo de sustrato y proteiacutena por parte del P cubensis

durante las fermentaciones que conteniacutean glucosa en el medio se recolectaron

muestras cada 24 horas del liacutequido obtenido despueacutes de realizada la filtracioacuten de

la muestra que se utilizoacute para efectos de caacutelculo de peso seo dicho liacutequido

denominado sobrenadante fue almacenado a -4 degC Finalizadas cada una de las

fermentaciones se procedioacute a realizar el protocolo para evaluar el consumo de

sustrato para cada medio (Miller 1959) mediante el meacutetodo de DNS (Aacutecido

Dinitrosaliciacutelico) (Anexo 13) y el consumo de proteiacutenas mediante el meacutetodo de

LOWRY para cada fermentacioacuten (Anexo 15)

Para llevar a cabo la cuantificacioacuten de sustrato y proteiacutena en los distintos ensayos

fue necesario realizar las curvas de calibracioacuten correspondientes dichas curvas

con sus respectivos valores de concentracioacuten se muestran en los anexos 14 y 16

40

29 MEacuteTODO CUALITATIVO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE

ALCALOIDES (PSILOCIBINA) MEDIANTE EL USO DEL REACTIVO DE

DRAGENDORFF

Como se mencionoacute anteriormente el reactivo de Dragendorff es usado para

determinar de manera cualitativa la ausencia o presencia de alcaloides en una

muestra determinada Para llevar a cabo dicha prueba se recolectaron muestras

de la biomasa seca correspondientes a los diacuteas 12 13 y 14 de cada fermentacioacuten

las cuales fueron almacenadas a -4degC

Para determinar la presencia de Psilocibina se realizoacute el proceso descrito seguacuten

Musshoff et al (2000) el cual consistioacute en macerar cada una de las muestras de

biomasa hasta obtener un polvo fino luego se pesaron 10 mg de dicho polvo y a

esta cantidad se le agregoacute 1 mL de metanol Posteriormente una pequentildea

cantidad de esta mezcla se esparcioacute en un papel filtro en donde se le adicionoacute una

gota del reactivo de Dragendorff

Una vez realizada la prueba se dice que la muestra contiene presencia de

alcaloides si eacutesta presenta una coloracioacuten rojizo-amarilla

210 MEacuteTODO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE PSILOCIBINA

MEDIANTE CROMATOGRAFIacuteA LIacuteQUIDA DE ALTA EFICIENCIA (HPLC)

Una vez evaluada la presencia del alcaloide mediante el reactivo de Dragendorff

se procedioacute a determinar mediante el uso de cromatografiacutea liacutequida de alta

eficiencia (HPLC) la presencia de los alcaloides en la mezcla con sus respectivos

tiempos de retencioacuten para llevar a cabo la extraccioacuten de la Psilocibina se siguioacute el

meacutetodo descrito por Musshoff et al (2000) Para ello la muestra de biomasa

seca fue macera en un mortero hasta convertirla en un polvo fino Diez miligramos

41

de la muestra en polvo se extrajeron dos veces con 1 mL de metanol en un bantildeo

de ultrasonido durante 30 minutos Posterior a eacutesto se centrifugaron las muestras

a 3000 rpm durante 2 minutos el sobrenadante se depositoacute en un vial

independiente

El sobrenadante fue evaporado hasta sequedad bajo una corriente de nitroacutegeno

gaseoso Una parte de los residuos se disolvioacute en 200 microL de la fase moacutevil que

contiene HCOONH4 con una concentracioacuten 10 microM y un pH de 35

El equipo utilizado para realizar todos los anaacutelisis correspondientes a HPLC

cuenta con las siguientes caracteriacutesticas equipo Agient Technologies que consta

de una columna C18 de 46 mm 250 mm 5 mm con una fase moacutevil de

HCOONH4 con un flujo de 1 mLminuto un detector UV de 214 nm y una inyeccioacuten

de 20 μL y una temperatura de 25degC El experimento se corrioacute de modo isocraacutetico

con una fase moacutevil de agua 70 y HCOONH4 de 30

211 DETERMINACIOacuteN CUALITATIVA DE LA RESOLUCIOacuteN DEL

ALCALOIDE DE INTEREacuteS PARA LOS DIFERENTES ENSAYOS

Con el fin de determinar de manera cualitativa cuaacutel de los cromatogramas

arrojados mediante la teacutecnica de HPLC presentoacute mejor resolucioacuten del alcaloide

fue necesario realizar un supuesto acerca del tiempo de retencioacuten de la Psilocibina

durante la cromatografiacutea puesto que a pesar de haber contado con un

cromatograma (Tsujikawa et al 2003) (Anexo 18) y haber trabajado en las

mismas condiciones de eacuteste no se utilizoacute la misma fase moacutevil lo que puedo

generar variaciones en dicho tiempo Se asumioacute que el tiempo de retencioacuten varioacute

entre 62 y 72 minutos es decir entre este tiempo se encontroacute el pico de intereacutes

de la investigacioacuten

42

La eleccioacuten del criterio de pureza del compuesto de intereacutes se realizoacute observando

cuaacutel de los picos obtenidos muestra menor ruido es decir que a su alrededor no

tenga presencia de otros compuestos (Anexos 19 20 y 21)

212 DETERMINACIOacuteN PORCENTUAL DE COMPUESTOS PARA LOS

DIFERENTES ENSAYOS

La cuantificacioacuten de los compuestos se hizo mediante un porcentaje de aacuterea bajo

la curva debido a que no se contoacute con un estaacutendar interno

Para realizar dicho porcentaje se obtuvo la totalidad de las aacutereas presentes en el

perfil cromatograacutefico obtenido para las muestras de los diacuteas 12 13 y 14 de cada

fermentacioacuten y el porcentaje del aacuterea del metabolito de intereacutes la cual oscilaba

entre un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

En el momento de analizar los cromatogramas y de elegir el medio que mejor

resultados arrojoacute en cuanto a la produccioacuten de alcaloide se observoacute la resolucioacuten

del metabolito en cada una de las fermentaciones

213 CULTIVO SUMERGIDO DE P cubensis EN PRESENCIA DE FA

Despueacutes de haber elegido la fuente de carbono (glucosa) y su respectiva

concentracioacuten (50 gL) que mejores resultados arrojaron durante la investigacioacuten

se realizaron nuevamente fermentaciones del P cubensis en medio sumergido

(Fang-Zhong) donde la diferencia de estos medios con respecto a los

anteriormente utilizados radicoacute en la presencia de FA aminoaacutecido

Para dichas fermentaciones se contoacute con tres concentraciones diferentes de FA

(05 gL 1 gL 15 gL) realizadas por duplicado adicionalmente se montoacute

43

simultaacuteneamente con dichos ensayos las muestras correspondientes a los uacuteltimos

tres diacuteas de fermentacioacuten sin FA en el medio para efectos de comparacioacuten y asiacute

poder llevar a cabo un anaacutelisis estadiacutestico apropiado

Los datos obtenidos fueron analizados por medio de una ANOVA con el fin de

observar si existiacutean o no diferencias significativas en cuanto al crecimiento micelial

(concentracioacuten de biomasa) del P cubensis y asiacute poder determinar el medio que

mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten

214 DISENtildeO DE EXPERIMENTOS Y ANAacuteLISIS ESTADIacuteSTICO

El disentildeo estadiacutestico utilizado para realizar los anaacutelisis correspondientes a las

diferentes fermentaciones es un disentildeo factorial 23 Este estudio se basoacute en dos

factores que fueron las dos fuentes de carbono (glucosa y sacarosa) a su vez se

apoyoacute en tres niveles que fueron la variacioacuten en la concentracioacuten de las mismas

(30 gL 50 gL y 70 gL) De igual manera se fundamentoacute en dos variables de

respuesta el crecimiento micelial de P cubensis y el porcentaje de Psilocibina

presente en el microorganismo

Por medio del Software Statgraphics plus 51 se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico

basado en una ANOVA factorial Con ello se pretendioacute comparar estadiacutesticamente

los resultados de crecimiento micelial de biomasa (concentracioacuten) y produccioacuten de

Psilocibina para cada uno de los medios durante los 14 diacuteas de fermentacioacuten y en

especial en los uacuteltimos tres diacuteas de la misma puesto que durante este periacuteodo fue

evaluada la presencia del alcaloide

Es necesario hacer hincapieacute que para realizar dicha estadiacutestica fue necesario

ejecutar un estudio de normalidad el cual se comproboacute utilizando la graacutefica de

probabilidad normal a su vez se requirioacute un anaacutelisis de igualdad de varianza por

medio de una graacutefica de residuos Vs previsto con el fin de ver visualmente la

44

hipoacutetesis de la homocedasticidad todo ello con el fin de garantizar que la

investigacioacuten se comportoacute de forma normal Adicionalmente se contoacute con una

hipoacutetesis nula (Ho) y una Hipoacutetesis alterna (Ha) las cuales permitieron realizar las

conclusiones respectivas A continuacioacuten se enunciaraacuten cada una de eacutestas y los

paraacutemetros necesarios para dicho estudio

Ho Todas las medias son iguales es decir no existen diferencias

significativas entre los datos analizados

Ha Alguna de las medias es diferente lo que quiere decir que siacute existen

diferencias significativas

Paraacutemetro

Pvalor gt 005 Se acepta Ho

Pvalor le 005 Se rechaza Ho

45

3 RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

31 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P cubensis EN CULTIVO

SUMERGIDO (FANG-ZHONG) UTILIZANDO DIFERENTES FUENTES DE

CARBONO

Con el propoacutesito de evaluar el crecimiento micelial del P cubensis en medio

sumergido durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten se recurrioacute al uso de

metodologiacuteas conocidas como peso huacutemedo y peso seco en dicho trabajo soacutelo se

exponen los datos arrojados por el meacutetodo de peso seco

A continuacioacuten se presentan cada una de las fermentaciones de acuerdo al tipo de

sustrato empleado en las mismas los respectivos valores de peso seco obtenidos

y los anaacutelisis pertinentes para cada uno de los casos

311 Crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de glucosa

Inicialmente se evaluaron tres concentraciones de glucosa en el cultivo de P

cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) correspondientes a 30 gL 50 gL y

70 gL siendo en este caso la glucosa la principal fuente de carbono del P

cubensis

A continuacioacuten se muestran los valores de peso seco obtenidos para cada una de

las concentraciones de glucosa utilizadas durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten

46

0

01

02

03

04

05

06

07

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

ma

sa (g

L)

Tiempo (diacuteas)30gL 50gL 70gL

Graacutefico 1 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando tres diferentes concentraciones de

glucosa como fuente de carbono (Peso seco)

Del graacutefico 1 se puede observar que no hubo evidencia de fase de latencia para

ninguno de los ensayos posteriormente se aprecia que el crecimiento de biomasa

aumentoacute con el tiempo para las diferentes concentraciones de glucosa empleadas

Analizando las fermentaciones que conteniacutean 50 gL y 70 gL de glucosa se

puede afirmar que ambas presentan un comportamiento similar mostrando una

fase exponencial hasta el diacutea 11 y una fase estacionaria hasta el diacutea 14 de la

fermentacioacuten mientras que la fermentacioacuten que conteniacutea 30 gL de glucosa no

presentoacute fase estacionaria la fermentacioacuten durante los 14 diacuteas se encontraba en

fase exponencial a pesar de que entre los diacuteas 8 y 11 el crecimiento de P

cubensis se mantuvo constante

Asimismo se puede observar que el crecimiento maacutes bajo en cuanto a

concentracioacuten de biomasa se generoacute en la concentracioacuten de 30 gL siendo eacuteste

de 048 gL mientras que en las concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa

los crecimientos maacuteximos fueron muy similares 055 gL y 062 gL

respectivamente

47

Lo dicho anteriormente se ratifica una vez analizados los resultados obtenidos

estadiacutesticamente donde se obtuvo un P-valor igual a cero indicando que existen

diferencias significativas en cuanto al crecimiento micelial de biomasa

(concentracioacuten de biomasa durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten) El graacutefico 2

ilustra la presencia de dos grupos homogeacuteneos lo que indica que las

concentraciones de 50 gL y 70 gL no tienen diferencias significativas del

crecimiento micelial entre cada una de ellas mientras que la concentracioacuten de 30

gL siacute presenta dichas diferencias significativas con respecto a las dos

concentraciones anteriores (Anexo 1)

Con todo eacutesto se expone que la concentracioacuten de glucosa de 50 gL es la que se

eligioacute debido a que es maacutes econoacutemico utilizar 50 gL de glucosa que 70 gL

Tratamientos con diferentes concentraciones de glucosa

Media 30 gL glucosa (a) 022

Media 50 gL glucosa (b) 032

Media 70 gL glucosa (b) 034

a

bb

0

005

01

015

02

025

03

035

04

045

Co

nce

ntr

acioacute

n b

iom

asa

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 2 Crecimiento micelial de P cubensis en cultivo sumergido bajo tres concentraciones de glucosa

48

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute glucosa

como fuente de carbono

Una vez realizada la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

(Fang-Zhong) usando diferentes concentraciones de glucosa se procedioacute a

ajustar los datos obtenidos al modelo logiacutestico Los crecimientos maacuteximos de

biomasa obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco para cada uno de los

ensayos fueron 048 gL 065 gL y 062 gL para concentraciones de 30 gL 50

gL y 70 gL de glucosa respectivamente La tabla 2 muestra los paraacutemetros

cineacuteticos obtenidos mediante el modelo para cada una de las concentraciones

Tabla 2 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando glucosa como fuente

de carbono

30gL 50gL 70gL

microx (diacutea-sup1) 016 microx (diacutea-sup1) 017 microx (diacutea-sup1) 015

micromax (diacutea-sup1) 027 micromax (diacutea-sup1) 035 micromax (diacutea-sup1) 034

X0 (gL) 005 X0 (gL) 008 X0 (gL) 008

R2 096 R2

092 R2 085

De la tabla 2 se puede observar que la concentracioacuten inicial de biomasa (Xo)

estuvo muy cercana para cada una de las concentraciones de glucosa utilizadas

Para 30 gL de glucosa la velocidad maacutexima de crecimiento (micromax) fue mucho

menor que la obtenida para 50 gL y 70 gL eacutesto pudo ser debido a que fue el

medio que menor cantidad de glucosa conteniacutea mientras que para las otras dos

concentraciones de glucosa la velocidad maacutexima de crecimiento fue similar

Al comparar las velocidades maacuteximas de las tres concentraciones de glucosa

utilizadas se evidencia que la fermentacioacuten que conteniacutea 50 gL presentoacute una

micromaacutex mayor correspondiente a 035 diacutea-1 esto sugiere que a mayores

concentracioacuten de glucosa (70 gL) puede ocurrir una inhibicioacuten por sustrato otro

49

criterio que afirma que dicha concentracioacuten fue la que mejores resultados arrojoacute de

las tres concentraciones de glucosa utilizadas para el crecimiento del P cubensis

en el medio de Fang-Zhong Ademaacutes se observa que este experimento fue el que

mayor velocidad especiacutefica de crecimiento presento siendo esta de 017 diacutea-1

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos utilizando la ecuacioacuten

descrita anteriormente en la metodologiacutea con el propoacutesito de observar que tanto

se ajustaron los valores de biomasa hallados experimentalmente con los valores

de biomasa teoacutericos arrojados por el modelo logiacutestico El graacutefico 3 muestra los

valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales con respecto al

tiempo

0

01

02

03

04

05

06

07

0 2 4 6 8 10 12 14

Biom

asa

(gL

)

Tiempo (diacutea)

X exp (30 gL) X exp (50 gL) X exp (70 gL)

X teoacuterico (30 gL) X teoacuterico (50 gL) X teoacuterico (70 gL)

Graacutefico 3 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico

graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes concentraciones de glucosa

Al observar el graacutefico 3 se puede notar que para los ensayos de 50 gL y 70 gL

de glucosa los valores de biomasa teoacutericos se encuentran un poco desfasados de

los valores de biomasa hallados de manera experimental mientras que para el

ensayo que conteniacutea 30 gL de glucosa se observa un buen ajuste de los datos

50

obtenidos experimentalmente al modelo logiacutestico La tabla 2 reitera lo dicho

anteriormente al exponer los valores de R2 los cuales explican la relacioacuten que

tienen los datos teoacutericos con los experimentales

312 Crecimiento micelial del P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de sacarosa

Una vez evaluado el crecimiento de biomasa usando glucosa como fuente de

carbono se procedioacute a evaluar el efecto que teniacutea el cambio de la fuente de

carbono por sacarosa en el crecimiento micelial del P cubensis en medio

sumergido

El graacutefico 4 muestra de manera ilustrativa como fue el crecimiento micelial del P

cubensis para cada una de las concentraciones de sacarosa utilizadas durante los

14 diacuteas mediante el meacutetodo de peso seco

0

01

02

03

04

05

06

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Biom

asa (

gL)

Tiempo (diacuteas)

30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 4 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando diferentes concentraciones de sacarosa

como fuente de carbono (Peso seco)

51

En el graacutefico 4 se puede observar que tanto para una concentracioacuten de 30 gL

como para 70 gL de sacarosa el hongo llega a su fase estacionaria cerca del

quinto diacutea de la fermentacioacuten mientras que para una concentracioacuten de 50 gL se

observa un comportamiento diferente puesto que el microorganismo tiene un

crecimiento exponencial hasta el diacutea 5 en donde entra a una etapa de transicioacuten o

estacionaria durante 3 diacuteas aproximadamente luego de la cual inicia nuevamente

su crecimiento de forma exponencial hasta llegar al diacutea 11 en donde siacute empieza

su fase estacionaria

Al igual que en las tres fermentaciones que conteniacutean glucosa en estas

fermentaciones de sacarosa se observa mediante el graacutefico anterior que no hubo

presencia de fase de latencia

El crecimiento maacuteximo de biomasa en cuanto a concentracioacuten lo presentoacute aquella

fermentacioacuten que conteniacutea 70 gL de sacarosa el cual fue de 057 gL seguida de

la de 50 gL con un crecimiento maacuteximo de biomasa de 045 gL y posteriormente

la concentracioacuten de 30 gL obtuvo un crecimiento maacuteximo de 026 gL

De acuerdo al anaacutelisis estadiacutestico que se realizoacute para cada una de las

fermentaciones se dedujo que las diferencias en cuanto al crecimiento micelial de

biomasa con respecto a la concentracioacuten de la misma son significativas entre

cada una de las fermentaciones es decir fue diferente la concentracioacuten de

biomasa obtenida cuando se trabajoacute con cada una de distintas concentraciones de

sacarosa Lo dicho anteriormente se muestra a traveacutes del graacutefico 5 (Anexo 2)

52

Tratamientos con diferentes concentraciones de sacarosa

Media 30 gL sacarosa (a) 02

Media 50 gL sacarosa (b) 032

Media 70 gL sacarosa (c) 043

a

b

c

0

02

04

Co

nce

ntr

acioacute

n b

iom

asa

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 5 Crecimiento micelial para tres diferentes concentraciones de sacarosa

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute sacarosa

como fuente de carbono

Una vez realizadas las cineacuteticas de crecimiento del P cubensis para cada

concentracioacuten de sacarosa empleada se procedioacute a ajustar los datos obtenidos al

modelo logiacutestico cabe recalcar que es necesario establecer los crecimientos

maacuteximos de biomasa obtenidos para cada uno de los ensayos los cuales fueron

026 gL 045 gL y 057 gL para concentraciones de 30 gL 50 gL y 70 gL de

sacarosa respectivamente

Una vez aplicado el modelo logiacutestico para cada tratamiento se obtuvieron valores

de velocidad maacutexima de crecimiento y biomasa inicial para cada concentracioacuten de

sacarosa utilizada en el medio los cuales se muestran en la tabla 3

53

Tabla 3 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando sacarosa como

fuente de carbono

30gL 50gL 70gL

microx (diacutea-sup1) 030 microx (diacutea-sup1) 014 microx (diacutea-sup1) 041

micromax (diacutea-sup1) 037 micromax (diacutea-sup1) 042 micromax (diacutea-sup1) 067

X0 (gL) 01 X0(gL) 01 X0 (gL) 011

R2 061 R2 089 R2 095

De la tabla 3 se ratifica que se utilizoacute una concentracioacuten inicial de biomasa igual

para cada una de las fermentaciones aproximadamente 01 gL ademaacutes se

observa un aumento en la velocidad maacutexima de crecimiento con respecto a la

cantidad de sacarosa empleada es decir que el hecho de haber aumentado la

concentracioacuten de sacarosa en el medio favorecioacute el aumento en la velocidad

maacutexima de crecimiento del P cubensis siendo eacutesta mayor cuando se trabajoacute a una

concentracioacuten de 70 gL de sacarosa De igual manera se aprecia que el

tratamiento que conteniacutea 70 gL de sacarosa presentoacute una velocidad especiacutefica de

crecimiento mayor que los demaacutes siendo eacutesta de 041 diacutea-1

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos el graacutefico 6 ilustra los

valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales graficados con

respecto al tiempo

54

0

01

02

03

04

05

06

0 2 4 6 8 10 12 14

Bio

mas

a (g

L)

Tiempo (Diacutea)

X exp (30 gL) X exp (50 gL) X exp (70 gL)

X teoacuterico (30 gL) X teoacuterico (50 gL) X teoacuterico (70 gL)

Graacutefico 6 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes

concentraciones de sacarosa

Del graacutefico 6 se puede observar como los valores de biomasa experimentales se

ajustaron a los valores de biomasa teoacutericos arrojados por el modelo logiacutestico lo

que quiere decir la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

cuando se utilizoacute 70 gL se ajustoacute correctamente al modelo logiacutestico lo que se

corrobora en la tabla 2 gracias al valor obtenido para el R2 que indica la relacioacuten

de los datos teoacutericos con respecto a los experimentales Por otro lado para las

fermentaciones de 30 gL y 50 gL de sacarosa a pesar de parecer que

presentaron un buen ajuste al calcular la relacioacuten de los datos teoacutericos con

respecto a los experimentales (R2) se concluye que el ajuste no fue tan bueno

55

313 Comparacioacuten entre el crecimiento micelial de P cubensis en los

cultivos sumergidos utilizando glucosa y sacarosa como fuente de

carbono

Ahora bien es igualmente importante realizar un anaacutelisis comparativo entre ambas

fuentes de carbono empleadas con el fin de determinar si existen o no diferencias

significativas entre dichas fuentes de carbono

De acuerdo al anaacutelisis estadiacutestico se dice que existen diferencias significativas del

crecimiento micelial del P cubensis en cuanto al diacutea y la concentracioacuten de

sustrato empleado es decir concentracioacuten de glucosa y sacarosa (Anexo 3) pero

se observa claramente que no hay diferencias significativas de dicho crecimiento

con respecto al tipo de sustrato utilizado debido a que el P-valor arrojado por la

estadiacutestica fue de 01217 lo que sugiere que se debe utilizar la sacarosa gracias

a la disminucioacuten de costos que se generariacutean durante el proceso todo ello gracias

al costo de la sacarosa es inferior al de glucosa Sin embargo para elegir la fuente

de carbono que mejores resultados arrojoacute no soacutelo se basoacute en la cantidad de

biomasa producida sino que se procedioacute a examinar los barridos espectrales

arrojados por el anaacutelisis de HPLC con el fin de determinar la fuente de carbono

que mejor resolucioacuten mostroacute del alcaloide que en esta investigacioacuten fue glucosa a

una concentracioacuten de 50 gL

De igual manera el graacutefico 7 muestra las medias obtenidas mediante el anaacutelisis

estadiacutestico para las fermentaciones trabajadas con glucosa y sacarosa Aun asiacute

es necesario hacer hincapieacute que eacuteste no es el criterio principal para la obtencioacuten

del medio que mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten por lo tanto se

deben seguir realizando los diferentes anaacutelisis descritos anteriormente en este

trabajo

56

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y

sacarosa)

Media para glucosa (a) 029

Media para sacarosa (a) 032

aa

0

01

02

03

Conc

entr

acioacute

n bi

omas

a (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 7 Crecimiento micelial para dos diferentes fuentes de carbono (glucosa y sacarosa)

314 Crecimiento micelial del P cubensis en cultivo sumergido utilizando

glucosa y fenilalanina en el medio

Se decidioacute realizar un uacuteltimo ensayo acerca del efecto que teniacutea la adicioacuten de un

aminoaacutecido llamado Fenilalanina (FA) al medio Fang-Zhong sobre la produccioacuten

del alcaloide y por ende sobre la generacioacuten de biomasa

Debido a los anaacutelisis realizados anteriormente se concluyoacute que la mejor fuente de

carbono fue la glucosa a una concentracioacuten de 50 gL De la misma manera que

en los numerales anteriores se evaluoacute la cineacutetica del crecimiento micelial del P

cubensis mediante los meacutetodos de peso huacutemedo y peso seco Las mediciones

fueron realizadas por duplicado y promediadas para la fuente de carbono elegida

(glucosa 50 gL) y las diferentes concentraciones de FA en el medio

correspondientes a 05 gL 1 gL 15 gL con el fin de encontrar el medio que

mejores resultados arrojoacute en cuanto a crecimiento micelial y generacioacuten del

57

alcaloide de intereacutes Los datos obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco se

muestran en el graacutefico 8

Cabe resaltar que junto con las tres fermentaciones de 05 gL 10 gL y 15 gL

de FA se montaron a su vez seis muestras correspondientes a los diacuteas 12 13 y

14 de la fermentacioacuten que conteniacutea 0 gL de FA eacutesto con el propoacutesito de analizar

los datos de manera estadiacutestica y poder hacer comparaciones con respecto a la

generacioacuten de biomasa y a la produccioacuten del alcaloide de intereacutes ambas medidas

con respecto a la concentracioacuten

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

11

12

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Biom

asa

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 8 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando diferentes concentraciones de FA y 50

gL de glucosa como fuente de carbono (Peso seco)

Al analizar el graacutefico 8 es decir el crecimiento micelial (concentracioacuten de

biomasa) seguacuten la concentracioacuten de FA en el tiempo se puede notar que no hubo

presencia de fase de latencia para ninguna de las concentraciones de FA

utilizadas ademaacutes el crecimiento de biomasa en cada caso se aprecia de manera

58

muy similar llegando los tres ensayos a la fase estacionaria el diacutea 12 de la

fermentacioacuten

Observando el graacutefico 8 se puede identificar que el mayor contenido de biomasa

fue de 108 gL obtenida el diacutea 13 para una concentracioacuten 10 gL de FA para

concentraciones de 05 gL y 15 gL de FA la concentracioacuten maacutexima de biomasa

fue 106 gL y 101 gL respectivamente Auacuten asiacute al considerar los resultados

obtenidos se puede ratificar que es indiferente la cantidad de FA necesaria para

obtener concentracioacuten de biomasa por ende se decide que el medio que mejores

resultados arrojoacute fue el que conteniacutea 05 gL FA debido a que fue la

concentracioacuten de FA que mejor resolucioacuten del alcaloide presentoacute paraacutemetro

observado mediante los cromatogramas obtenidos del anaacutelisis de HPLC (Anexos

19 20 y 21) y ademaacutes porque con dicha cantidad los costos de la materia prima

seriacutean menores Cabe resaltar que el uso de FA generoacute un aumento significativo

duplicando la produccioacuten de biomasa por lo tanto se testifica que siacute hubo

duplicacioacuten en cuanto a la concentracioacuten de biomasa en los medios que conteniacutea

FA con respecto a los medios que no conteniacutean FA se dice entonces que a su

vez se podriacutea haber generado mayor cantidad de Psilocibina en los medios que

teniacutean FA ya que dicho alcaloide se produce de manera intracelular por tal

razoacuten al aumentar la cantidad de biomasa en el medio se aumenta la cantidad de

dicho alcaloide

De igual manera se analizaron los datos estadiacutesticamente y se llegoacute a apreciar

que no existen diferencias significativas en cuanto a la produccioacuten de biomasa y la

cantidad de FA utilizada en el medio Del mismo modo al analizar la tabla de

contrastes muacuteltiple de rangos se reitera que siacute existen diferencias significativas

entre el crecimiento micelial de biomasa (concentracioacuten de biomasa) en el tiempo

cuando se trabajoacute con FA o sin eacuteste Eacutesto se puede observar en el graacutefico 9

(Anexo 4)

59

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 032

Media 05 gL FA (b) 065

Media 10 gL FA (b) 066

Media 15 gL FA (b) 069

a

b b b

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

Conc

entr

acioacute

n bi

omas

a (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 9 Crecimiento micelial para glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y tres diferentes concentraciones de FA

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute 50 gL de

glucosa como fuente de carbono y diferentes concentraciones de FA

En primer lugar se fijaron los valores de crecimiento maacuteximo de biomasa para

cada una de las concentraciones obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco con

el fin de hallar los paraacutemetros cineacuteticos mediante el modelo logiacutestico Los

crecimientos maacuteximos de biomasa obtenidos fueron los siguientes 106 gL 108

gL y 101 gL para concentraciones de 05 gL 10 gL y 15 gL de FA

respectivamente y 50 gL de glucosa

Una vez realizado el modelo logiacutestico para cada tratamiento se obtuvieron los

valores de velocidad maacutexima de crecimiento y concentracioacuten de biomasa inicial

para cada ensayo los cuales se muestran en la tabla 4

60

Tabla 4 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando 50 gL de glucosa

como fuente de carbono y diferentes concentraciones de FA

05gL 10gL 15gL

microx (diacutea-sup1) 018 microx (diacutea-sup1) 012 microx (diacutea-sup1) 012

micromax (diacutea-sup1) 045 micromax (diacutea-sup1) 035 micromax (diacutea-sup1) 044

X0 (gL) 01 X0 (gL) 017 X0 (gL) 016

R2 095 R2 082 R2 088

Seguacuten los valores arrojados por el modelo logiacutestico que se encuentran

presentados en la tabla 4 se puede decir que se presentoacute una valor de biomasa

inicial similar para los tratamientos de 1 gL y 15 gL de FA mientras que para las

fermentaciones que conteniacutean 05 gL de FA se tiene una diferencia de un 50

aproximadamente Ademaacutes se puede observar que a la concentracioacuten de 05 gL

de FA es la que mayor velocidad maacutexima de crecimiento presenta siendo esta

045 diacuteamacrsup1 a su vez dicha concentracioacuten presentaacute la microx mayor correspondiente a

018 diacutea-1 Debido a eacutesto y al criterio de mejor resolucioacuten del alcaloide observado

en los anaacutelisis de HPLC (Anexos 19 20 y 21) se concluye que el medio que

mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten para la generacioacuten de biomasa

y la produccioacuten de la Psilocibina es 05 gL de FA y 50 gL de glucosa

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos el graacutefico 10 muestra

los valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales graficados con

respecto al tiempo

61

0

02

04

06

08

1

12

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Bio

mas

a (g

L)

Tiempo (Diacutea)

X exp (05 gL) X exp (10 gL) X exp (15 gL)

X teoacuterico (05 gL) X teoacuterico (10 gL) X teoacuterico (15 gL)

Graacutefico 10 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes

concentraciones de FA y 50 gL de glucosa

Se puede decir gracias al graacutefico 10 que los valores de biomasa experimentales

se ajustaron a los valores de biomasa teoacutericos hallados mediante el modelo

logiacutestico es decir la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

cuando se usaron diferentes concentraciones de FA en el medio se ajustoacute

correctamente al modelo logiacutestico esto se reitera con los valores de R2 mostrados

anteriormente en la tabla 4

32 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE

DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

La evaluacioacuten del consumo de sustrato durante la fermentacioacuten con respecto al

tiempo es de suma importancia puesto que eacuteste es el principal componente

limitante del crecimiento presente en el medio de cultivo

62

A continuacioacuten se analizaraacuten dichos consumos para los diferentes ensayos

321 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando diferentes concentraciones de glucosa

Una vez halladas las concentraciones de sustrato para cada una de las

fermentaciones que conteniacutean glucosa en el medio se procedioacute a graficar dichos

valores con respecto al tiempo

El graacutefico 11 ilustra los datos obtenidos sobre el consumo de sustrato de las tres

fermentaciones que conteniacutean glucosa y a su vez como se comportoacute el

crecimiento de biomasa para cada ensayo durante los 14 diacuteas de fermentacioacuten

0

01

02

03

04

05

06

07

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14B

iom

asa

(gL

)

Glu

cosa

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50GL 70 GL 30gL 50gL 70gL

Graacutefico 11 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de glucosa como

fuente de carbono

Al observar el graacutefico 11 se expone que el P cubensis consumioacute mayor cantidad

de glucosa cuando esta estaba a una concentracioacuten de 70 gL correspondiendo a

63

un porcentaje de 62 mientras que para 50 gL y 30 gL fue de 23 y 30

respectivamente

Comparando el consumo de glucosa en sus diferentes concentraciones con el

crecimiento micelial del hongo se puede observar que a una concentracioacuten de

glucosa de 30 gL no soacutelo se tuvo un menor consumo de sustrato sino que

tambieacuten se generoacute un menor crecimiento de biomasa Mientras que a

concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa a pesar de presentar diferencias

en cuanto al porcentaje de sustrato consumido el crecimiento micelial es similar

(no presenta diferencias significativas) lo que indica que el hongo no requiere

tanta concentracioacuten de glucosa para su crecimiento eacutesto se puede afirmar soacutelo

para este ensayo a estas condiciones

De igual manera en el graacutefico 11 al analizar la tendencia del consumo de

sustrato las concentraciones de glucosa de 50 gL y 70 gL presentan una

disminucioacuten notoria hasta el diacutea 11 para dicho consumo Esto se debe a que en

ese diacutea inicioacute la fase estacionaria del hongo en ambas fermentaciones en donde

el P cubensis requeriacutea alimento uacutenicamente para mantenerse y producir

metabolitos secundarios Mientras que para la concentracioacuten de glucosa de 30 gL

el consumo de glucosa fue muy poco a partir del quinto diacutea de la fermentacioacuten

esto se atribuye a que la cineacutetica de crecimiento micelial del P cubensis presentoacute

una fase estacionaria temprana entre los diacuteas 8 y 11 indicando que no necesitaba

consumir casi glucosa puesto que no estaba creciendo

322 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando diferentes concentraciones de sacarosa

Los datos obtenidos sobre el consumo de sacarosa para cada una de las

concentraciones utilizadas (30 gL 50 gL y 70 gL de sacarosa) durante los 14

diacuteas de la fermentacioacuten se muestran en el graacutefico 12 a su vez se ilustran en dicho

64

graacutefico el comportamiento del crecimiento micelial para cada ensayo durante los

14 diacuteas de fermentacioacuten para efectos de anaacutelisis

0

01

02

03

04

05

06

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Sac

aro

sa (g

L)

Tiempo (diacuteas)

30gL 50gL 70gL 30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 12 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de sacarosa como

fuente de carbono

Al observar el graacutefico 12 se puede decir que el P cubensis consumioacute mayor

cantidad de sacarosa cuando eacutesta estaba a una concentracioacuten de 70 gL en el

medio presentando un porcentaje de consumo del 49 mientras que para las

concentraciones de 50 gL y 30 gL de sacarosa se tuvo un porcentaje de

consumo de 24 y 37 Esto igual que en el consumo de glucosa se puede

deber a que al tener mayor concentracioacuten de sustrato en el medio el P cubensis

genera mayor afinidad por el mismo haciendo que dicho hongo se consuma

grandes cantidades de sacarosa durante el tiempo

Igualmente se observa que aproximadamente en el noveno diacutea de la

fermentacioacuten las tres diferentes concentraciones de glucosa (30 gL 50 gL y 70

65

gL) se mantienen casi constantes en el tiempo ello gracias a que en este diacutea el

hongo se encontraba en fase estacionaria en los tres ensayos

323 Comparacioacuten entre el consumo de sustrato de P cubensis en los

cultivos sumergidos con diferentes fuentes de carbono

Con el fin de identificar cuaacutel de las dos fuentes de carbono fue consumida en

mayor proporcioacuten por parte del P cubensis se procedioacute a realizar un anaacutelisis

estadiacutestico donde comparamos las dos fuentes de carbono empleados con

respecto al consumo de sustrato obtenido (concentracioacuten de glucosa y sacarosa

en cada uno de los medios) donde se consiguioacute un P-valor de 00811 con

respecto al tipo de sustrato lo que indica que no existen diferencias en cuanto al

consumo de sustrato y el tipo del mismo es decir es indiferente cuaacutel de los dos

sustratos (glucosa o sacarosa) se utilice para que se del consumo del mismo por

parte del P cubensis Observacioacuten que se reitera en la tabla de contraste muacuteltiple

que muestra que se trabajoacute como un grupo homogeacuteneo Igualmente el graacutefico 13

muestra las medias de consumo de sustrato (concentracioacuten durante los 14 diacuteas)

obtenidas mediante el anaacutelisis estadiacutestico y reitera que no existen diferencias

significativas con respecto al tipo de sustrato utilizado para el cultivo del P

cubensis en medio sumergido (Anexo 5)

66

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 3431

Media sacarosa (a) 3678

a

a

32

34

36

38

Co

nce

ntr

acioacute

n s

ust

rato

(g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 13 Consumo de sustrato para cada una de las fuentes de carbono utilizadas

Aun asiacute al comparar los graacuteficos 11 y 12 se puede observar un mayor consumo

de glucosa que de sacarosa lo que lleva a concluir que es mejor emplear la

primera (glucosa)

324 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando glucosa y fenilalanina en el medio

Los datos obtenidos acerca del consumo de sustrato durante los 14 diacuteas de la

fermentacioacuten para cada uno de los medios que conteniacutean 50 gL de glucosa y

diferentes concentraciones de FA (05 gL 1 gL y 15 gL) se muestran en el

graacutefico 14 De igual manera se ilustran en dicho graacutefico las cineacuteticas de

crecimiento micelial para cada una de las fermentaciones que teniacutean 50 gL de

glucosa y diferentes concentraciones de FA con el fin de realizar los anaacutelisis

pertinentes

67

0

02

04

06

08

1

12

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Glu

cosa

50

gL

+ F

A (g

L)

Tiempo (diacuteas)

05gL 10gL 15gL 05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 14 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando 50 gL de glucosa como fuente de carbono y

diferentes concentraciones de FA

Analizando el graacutefico 14 se puede decir que el consumo de glucosa durante el

tiempo fue igual para las fermentaciones que conteniacutea concentraciones de 1 gL y

15 gL de FA dichos consumos corresponde a valores de 23 mientras que

para el ensayo que teniacutea una concentracioacuten de 05 gL de FA el porcentaje de

consumo fue del 18 Asimismo se presentaron diferencias significativas en

cuanto al consumo de sustrato entre los diferentes ensayos

El graacutefico 15 expone las medias del consumo de sustrato (concentracioacuten) de cada

una de las muestras y las diferencias existentes entre ellas se evidencia que la

adicioacuten de FA disminuyoacute el consumo de glucosa ademaacutes que en los ensayos se

presentaron tres grupos homogeacuteneos diferentes En el primer grupo (a) que

contiene las fermentaciones del P cubensis con una concentracioacuten de 50 gL de

glucosa y en ausencia de FA se obtuvo una media de 356 gL la cual indica un

mayor consumo de sustrato Luego el segundo grupo (c) se compone de las

concentraciones de 1 gL y 15 gL de FA presentando una media de 413 gL y

de 426 gL respectivamente y el uacuteltimo grupo (b) corresponde a una

68

concentracioacuten de 05 gL de FA el cual presenta el menor consumo de glucosa al

exponer una media 466 gL

Seguacuten lo anterior y el graacutefico 15 se dice que siacute existieron diferencias significativas

en cuanto al consumo de sustrato (concentracioacuten durante los 14 diacuteas) en los

uacuteltimos tres diacuteas cuando se trabajo con FA y sin FA y a su vez se encontraron

diferencias significativas de la concentracioacuten de sustrato en el medio cuando se

teniacutea una concentracioacuten de FA correspondiente a 05 gL con relacioacuten a las otras

dos concentraciones de FA (10 gL y 15 gL) mientras que entre estas dos

uacuteltimas concentraciones de FA (10 gL y 15 gL) no se encontraron diferencias

significativas (Anexo 6)

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 3564

Media 05 gL FA (b) 466

Media 10 gL FA (c) 4131

Media 15 gL FA (c) 426

a

b c c

0

10

20

30

40

50

60

Conc

entr

acioacute

n su

stra

to (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 15 Consumo de sustrato para cada una de las concentraciones de FA utilizadas

69

33 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE

DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

Las fuentes de proteiacutena que posee el medio de Fang-Zhong son extracto de

levadura y peptona que representan una cantidad de 10 gL para cada ensayo

eacutesta cantidad se mantuvo constante para cada fermentacioacuten

Se evaluoacute el consumo de proteiacutena por parte del P cubensis durante los 14 diacuteas

de la fermentacioacuten para cada uno de los ensayos

A continuacioacuten se analizan los resultados obtenidos para cada uno de los

tratamientos

331 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de glucosa

Una vez se calcularon las concentraciones de proteiacutena en el medio para cada

ensayo se graficaron dichos valores con respecto al tiempo

El graacutefico 16 muestra como se comportoacute el consumo de proteiacutena con respecto al

tiempo para cada una de las tres concentraciones de glucosa utilizadas y a su vez

como se comportoacute el crecimiento de biomasa para cada ensayo durante los 14

diacuteas de fermentacioacuten

70

0

01

02

03

04

05

06

07

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Pro

tein

a (g

L)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50 GL 70 GL 30 gL Biomasa 50 gL Biomasa 70 gL Biomasa

Graacutefico 16 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de glucosa como

fuente de carbono

Analizando el graacutefico 16 se puede observar que el consumo de proteiacutena se dio

casi en su totalidad El ensayo que mayor consumo de proteiacutena presentoacute fue el

que conteniacutea 30 gL de glucosa arrojando un porcentaje de consumo del 98

mientras que las fermentaciones realizadas a concentraciones de 50 gL y 70 gL

de glucosa presentaron un porcentaje de consumo de proteiacutena del 91 y 90

respectivamente

Al enfocarnos en la relacioacuten existente entre el consumo de proteiacutena y el

crecimiento micelial del P cubensis se puede notar gracias al graacutefico 16 que la

relacioacuten es directamente proporcional debido a que el consumo de proteiacutena fue

permanente mientras el hongo se encontraba en fase exponencial es decir el P

cubensis necesitaba de la proteiacutena para aumentar su crecimiento mientras que en

el momento en que el microorganismo comenzoacute su fase estacionaria la

concentracioacuten de proteiacutena en el medio se mantuvo constante esto uacuteltimo soacutelo es

vaacutelido para concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa puesto que ambas

llegaron a la fase estacionaria

71

332 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de sacarosa

Una vez obtenidos los valores de consumo de proteiacutena para cada concentracioacuten

de sacarosa utilizada se precedioacute a graficarlos con respecto al tiempo dichos

datos se encuentran en el graacutefico 17 De igual manera en este graacutefico se

representa la cineacutetica de crecimiento de biomasa para el P cubensis de acuerdo a

las distintas concentraciones de sacarosa utilizadas

0

01

02

03

04

05

06

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Prot

eiacutena

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50 GL 70 GL 30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 17 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de sacarosa como

fuente de carbono

El graacutefico 17 ilustra el consumo casi en su totalidad de la proteiacutena para cada uno

de los tratamientos El ensayo que mayor consumo de proteiacutena presentoacute fue el

que conteniacutea 30 gL de sacarosa exponiendo un porcentaje de consumo del 89

mientras que las concentraciones de 50 gL y 70 gL de sacarosa arrojaron

porcentajes de consumo del 86 y 57 respectivamente

Ahora bien al analizar el crecimiento del P cubensis con respecto al consumo de

proteiacutena se evidencia claramente que el consumo disminuyoacute permanentemente

72

en el tiempo mientras el hongo se encontraban en estado exponencial indicando

el intereacutes del P cubensis por la proteiacutena siendo eacutesta utilizada por el mismo para

aumentar su tamantildeo y biomasa

Durante los diacuteas 4 y 10 las fermentaciones que conteniacutean concentraciones de 30

gL y 70 gL de sacarosa presentaron un alto consumo de proteiacutena a pesar de

que el P cubensis se encontraba en estos dos ensayos en fase estacionaria fase

en la cual no se requiere consumir grandes cantidades de sustrato puesto que el

hongo soacutelo necesitaba alimentarse para mantenerse o para producir productos no

ligados al crecimiento maacutes no para cambiar la cantidad de biomasa presente en el

medio Asimismo la concentracioacuten de 50 gL de sacarosa tambieacuten presentoacute un

alto consumo de proteiacutena durante los diacuteas 4 y 8 en donde se creiacutea estar en una

fase estacionaria temprana lo dicho anteriormente reitera una vez maacutes la afinidad

que el P cubensis presentoacute con respecto a las fuentes de proteiacutena usadas

333 Comparacioacuten entre el consumo de proteiacutena de P cubensis en los

cultivos sumergidos con diferentes fuentes de carbono

Con el fin de conocer cuaacutel de los dos tipos de sustrato empleado fue mayormente

consumido se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico

En el graacutefico 18 se ilustran las medias de consumo de proteiacutena (concentracioacuten)

arrojadas mediante el anaacutelisis estadiacutestico sobre el consumo de proteiacutena cuando se

utilizoacute glucosa o sacarosa en el medio y se evidencia que existen diferencias

significativas en cuanto a la concentracioacuten de proteiacutena en el tiempo en el medio

cuando se realizoacute el experimento con glucosa y cuando se utilizoacute sacarosa

arrojando asiacute dos grupos homogeacuteneos el primero (a) presenta una media de 465

gL mientras que el grupo dos (b) arroja un valor de media de 609 gL indicando

un menor consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en el medio sumergido

73

de Fang-Zhong cuando se utilizoacute sacarosa como principal fuente de carbono

(Anexo 7)

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 465

Media sacarosa (b) 609

a

b

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Conc

entr

acioacute

n pr

oteiacute

na (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 18 Consumo de proteiacutena para cada una de las fuentes de carbono utilizadas

334 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

glucosa y FA en el medio

Una vez se obtuvo la concentracioacuten de proteiacutena en el medio para cada

concentracioacuten de FA utilizada se precedioacute a graficar dichos valores con respecto

al tiempo los cuales se ilustran en el graacutefico 19 ademaacutes se muestran en dicho

graacutefico las cineacuteticas de crecimiento de biomasa para cada ensayo

74

0

02

04

06

08

1

12

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Pro

teiacuten

a (g

L)

Tiempo (diacuteas)

05 gL 1 gL 15 gL 05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 19 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando 50 gL de glucosa como fuente de carbono y

diferentes concentraciones de FA

De igual forma que para la fermentacioacuten que teniacutea 50 gL de glucosa en el medio

realizada anteriormente para dichos ensayos el consumo de proteiacutena fue

permanente y se dio casi en su totalidad El ensayo que mayor consumo de

proteiacutena presentoacute fue el que conteniacutea 05 gL de FA arrojando un porcentaje de

consumo del 86 aun asiacute el porcentaje de consumo arrojado por la fermentacioacuten

de 1 gL de FA fue del 84 indicando que no existen diferencias con respecto al

consumo de proteiacutena entre dichas cantidades de FA utilizadas Mientras que el

porcentaje de consumo para 15 gL de FA fue inferior presentando un valor del

72 De acuerdo a los resultados mencionados anteriormente se puede decir que

a mayor concentracioacuten de FA en el medio se presenta menor consumo de

proteiacutena por parte del P cubensis esto se puede afirmar uacutenicamente para los

resultados obtenidos durante esta investigacioacuten a ciertas condiciones

Analizando ahora la relacioacuten entre el consumo de proteiacutena y el crecimiento

micelial se puede ver que al igual que para los ensayos con glucosa a 50 gL se

75

tiene un consumo permanente mientras se estaacute en fase exponencial y una vez se

llega a la fase estacionario alrededor del diacutea 12 la concentracioacuten de proteiacutena en

el medio se estabilizoacute

A la hora de indagar los datos estadiacutesticamente se puede observar que no existen

diferencias significativas sobre el consumo de proteiacutena (concentracioacuten) en el

tiempo con respecto al tipo de sustrato pero al comparar los resultados con los

ensayos donde se antildeadioacute FA al medio se encontroacute que siacute existen diferencias

significativas Se crearon dos grupos homogeacuteneos el primero cuenta con glucosa

y sacarosa presentando medias (cantidad de proteiacutena en el medio) de 468 gL y

473 gL respectivamente mientras que el ensayo con FA se encuentra en otro

grupo en donde su consumo de proteiacutena fue menor presentando una media

(cantidad de proteiacutena en el medio) de 614 gL (Anexo 8)

Tratamientos con y sin FA

Media glucosa (a) 468

Media sacarosa Proteiacutena (a) 473

Media fenilalanina (b) 614

a a

b

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Co

nce

ntr

acioacute

n p

rote

iacutena

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 20 Consumo de proteiacutena para los ensayos con y sin FA

76

34 ESTUDIO CUALITATIVO DE LA PRESENCIA DEL ALCALOIDE

Posterior a las fermentaciones de glucosa sacarosa y glucosa 50 gL con FA y

los respectivos anaacutelisis se realizoacute un uacuteltimo anaacutelisis que a la vez fue el de mayor

relevancia a la hora de determinar cuaacutel de los medios fue el que mejores

resultados arrojoacute En primera instancia se utilizoacute el reactivo de Dragendorff como

indicador de alcaloide para analizar las muestras de los diacuteas 12 13 y 14 con el fin

de esclarecer la presencia de alcaloides (Anexo 17)

Una vez detectada la presencia de alcaloides gracias a la coloracioacuten naranja

presentada en las muestras se procedioacute a realizar la teacutecnica de HPLC con el fin

de hallar un porcentaje del compuesto de intereacutes basado en las aacutereas obtenidas

de los cromatogramas (asumiendo un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72

minutos)

341 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el

medio no conteniacutea FA

A la hora de analizar y confirmar cuaacutel fue el mejor ensayo de los experimentos

realizados se tuvo como criterio base determinar la fuente de carbono y su

respectiva concentracioacuten que mejor presencia del compuesto de intereacutes arrojoacute

supuesto a un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

Inicialmente al obtener los anaacutelisis estadiacutesticos se deduce que no existieron

diferencias significativas entre el aacuterea del pico de intereacutes con respecto a todos los

picos arrojados por el cromatograma y los factores estudiados (tipo de sustrato

diacutea de fermentacioacuten y concentracioacuten) puesto que se obtuvieron valores de P-valor

77

de 03310 09580 y 08336 respectivamente es decir no importa queacute tipo de

sustrato se utilice la produccioacuten de alcaloide no tendraacute variaciones (Anexo 9)

Al analizar el graacutefico 21 se puede observar que las medias de las aacutereas halladas

para los diferentes ensayos con glucosa y sacarosa no presentaron diferencias

significativas es decir pertenecen al mismo grupo homogeacuteneo (a) lo que ratifica

lo dicho anteriormente

Tratamiento de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 235916

Media sacarosa (a) 337147

a

a

0

7000

14000

21000

28000

35000

42000

Aacutere

a de

Com

pues

to

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 21 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para las dos fuentes de carbono

Por tal razoacuten fue necesario hacer un anaacutelisis cualitativo de los cromatogramas

obtenidos mediante HPLC el cual se basoacute en la forma del pico arrojado por la

teacutecnica La figura 6 ilustra dicho anaacutelisis

78

Buena resolucioacuten de pico Mala resolucioacuten de pico

(a) (b)

Figura 6 Cromatogramas de dos diferentes fermentaciones de P cubensis que ilustran el criterio de escogencia del mejor ensayo realizado (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

Primero fue necesario observar el tamantildeo del pico y posterior a eacutesto determinar

su resolucioacuten La figura 6 ilustra dos ejemplos el de 50 gL de glucosa el diacutea 13 y

50 gL de sacarosa el diacutea 14 mientras el primero muestra un pico grande y

definido la segunda fermentacioacuten ilustra un pico grande pero poco definido

indicando que en este caso no se resolvioacute correctamente el alcaloide es decir no

se logroacute una buena separacioacuten De esta manera se analizaron los diferentes

cromatogramas para los diacuteas 12 (Anexo 19) 13 (Anexo 20) y 14 (Anexo 21) de

cada fermentacioacuten arrojando diferencias entre los ensayos y llevando a la

conclusioacuten de que la fermentacioacuten que mejores resultados arrojoacute fue la que

conteniacutea 50 gL de glucosa

79

342 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el

medio conteniacutea FA

Despueacutes de realizada la fermentacioacuten con glucosa 50 gL y concentraciones de

FA de 05 gL 10 gL y 15 gL se procedioacute de igual manera que en el estudio sin

FA a evaluar cuaacutel de estas tres concentraciones de FA exhibioacute mejor resolucioacuten

del alcaloide

Inicialmente se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico el cual arrojoacute que no existen

diferencias significativas con respecto al aacuterea de pico que en este caso debido al

supuesto representa la Psilocibina y los diacuteas 12 13 y 14 de la fermentacioacuten

Mediante el graacutefico 22 se puede decir que en los uacuteltimos tres diacuteas de las

fermentaciones que conteniacutean FA en el medio no existen diferencias significativas

con respecto al alcaloide de intereacutes obtenido es decir en los tres se produjo el

alcaloide (Anexo 10)

Tratamientos de los uacuteltimos tres diacuteas de fermentacioacuten usando FA

Media diacutea 12 (a) 411758

Media diacutea 13 (a) 413401

Media diacutea 14 (a) 44860

a a a

0

10000

20000

30000

40000

50000

Aacutere

a Co

mpu

esto

Letras diferentes denotan diferencias significativas

Graacutefico 22 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos en los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten

con FA y glucosa

80

Igual que en numeral anterior fue necesario realizar anaacutelisis cualitativo para los

cromatogramas por ende se requirioacute observar el tamantildeo del pico y posterior a

eacutesto determinar su resolucioacuten

Buena resolucioacuten de pico Mala resolucioacuten de pico

(a) (b)

Figura 7 Cromatogramas de dos diferentes fermentaciones de P cubensis que ilustran el criterio de escogencia del mejor ensayo realizado (a) 05 gL

FA (b) 15 gL FA

La figura 7 ejemplifica el anaacutelisis realizado para la seleccioacuten del mejor ensayo

ejecutado Se tienen dos cromatogramas el de 05 gL de FA en el diacutea 13 y el de

15 gL de FA para el mismo diacutea

A todos los cromatogramas obtenidos para los diacuteas 12 (Anexo 19) 13 (Anexo 20)

y 14 (Anexo 21) se realizoacute el mismo anaacutelisis y se concluyoacute que la concentracioacuten

maacutes apropiada para la obtencioacuten de la los compuestos producidos por P cubensis

fue de 05 gL de FA debido a que eacuteste generariacutea una disminucioacuten en los costos

81

35 ESTUDIO PORCENTUAL (AacuteREA) DEL ALCALOIDE REALIZADO PARA

LOS DIFERENTES ENSAYOS

Se calculoacute el porcentaje de aacuterea correspondiente al pico que identificoacute que se

asumioacute como el correspondiente a la Psilocibina gracias a la suposicioacuten realizada

del tiempo de retencioacuten

A continuacioacuten se presentan los valores obtenidos y sus respectivos anaacutelisis para

cada tratamiento

351 Porcentaje de la Psilocibina (suposicioacuten) cuando el medio no conteniacutea

FA

Debido a que no se contaba con un estaacutendar de Psilocibina los resultados

mostrados en la tabla 5 se obtuvieron realizando un porcentaje con respecto a las

aacutereas bajo la curva arrojadas mediante el anaacutelisis de cromatografiacutea de alta

eficiencia (Anexos 19 20 y 21) En dichos anexos se encuentran resaltadas en

negrilla aquellas aeacutereas utilizadas

Tabla 5 Porcentaje de aacuterea hallado mediante HPLC para los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten con concentraciones de 30 gL 50 gL y 70 gL de glucosa

y sacarosa con un tiempo de retencioacuten de 62 y 72 minutos

Diacutea Glucosa

(gL)

Aacuterea

(compuesto

Tr= 62-72)

Sacarosa

(gL)

Aacuterea

(compuesto

Tr= 62-72)

12 30 60650 30 3664

12 50 7396 50 5857

12 70 4816 70 3415

13 30 702 30 2876

13 50 6815 50 4113

13 70 6733 70 5583

14 30 4824 30 2756

14 50 4821 50 2792

14 70 017 70 1429

82

A la hora de analizar los datos de la tabla 5 se puede observar que el mayor

porcentaje de aacuterea se obtuvo cuando se trabajoacute con glucosa como fuente de

carbono y concretamente a una concentracioacuten de 50 gL

Analizando los datos estadiacutesticamente no se obtuvieron diferencias significativas

en cuanto a la produccioacuten del compuesto (aacuterea) con respecto al tipo de sustrato

utilizado durante las fermentaciones es decir es indiferente si se utiliza glucosa o

sacarosa en el cultivo de P cubensis en medio sumergido de Fang-Zhong

El graacutefico 23 ilustra las medias (aacuterea) obtenidas para la produccioacuten de alcaloide en

las dos diferentes fuentes de carbono es decir glucosa y sacarosa exponiendo

un uacutenico grupo homogeacuteneo con medias (produccioacuten de alcaloide) de aacutereas de

219635 y 234391 para glucosa y sacarosa respectivamente (Anexo 11)

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 219635

Media sacarosa (a) 234391

a

a

2000

2100

2200

2300

2400

Aacuterea

Com

pues

to

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 23 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para cada una de las fuentes de carbono

utilizadas

Aun asiacute estudiando los graacuteficos de HPLC con el criterio mencionado

anteriormente es decir observando el tamantildeo del pico y su resolucioacuten del mismo

83

se observoacute claramente que la presencia del alcaloide (tiempo de retencioacuten

supuesto entre 62 y 72 minutos) fue mejor cuando se trabajoacute con glucosa a una

concentracioacuten de 50 gL debido que presenta el mejor pico

352 Porcentaje de aacuterea de compuestos presentes en P cubensis cuando

el medio conteniacutea FA

Con el fin de observar si la adicioacuten de FA al medio si arrojoacute mejores resultados en

cuanto a la produccioacuten del compuesto presente entre un rango de 62 y 72

minutos como tiempo de retencioacuten se procedioacute a calcular el porcentaje del aacuterea

de intereacutes de acuerdo a las aacutereas arrojadas para cada ensayo por medio del

anaacutelisis de HPLC Los datos obtenidos se ilustran a continuacioacuten en la tabla 6

Tabla 6 Porcentaje hallado mediante HPLC para los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten con concentraciones de 05 gL 10 gL y 15 gL de FA y 50 gL

de glucosa con un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

Diacutea

Glucosa

50 gL +

FA

Aacuterea

(compuesto

Tr=62-72)

12 0 4315

12 05 2931

12 1 6236

12 15 847

13 0 3257

13 05 7549

13 1 4790

13 15 2721

14 0 4822

14 05 3863

14 1 5801

14 15 2102

84

Al detallar la tabla 6 puede observarse que el ensayo que mayor porcentaje de

aacuterea arrojoacute fue el que conteniacutea 05 gL de FA arrojando su maacuteximo porcentaje

correspondiente a 755 el diacutea 13 Aun asiacute las diferencias existentes entre ellos

no fueron significativas

Ahora bien al analizarlos estadiacutesticamente se encontroacute que la produccioacuten del

alcaloide en presencia de FA presentoacute la misma tendencia que los ensayos

analizados anteriormente sin eacutesta pero gracias a que este aminoaacutecido duplico la

cantidad de biomasa y debido a que el compuesto de intereacutes se produce

intracelularmente se afirma que el uso de FA aumentoacute la generacioacuten del

compuesto evaluado (Anexo 12)

El graacutefico 24 presenta las diferentes medias en cuanto al porcentaje de aacuterea del

compuesto presente entre 62 y 72 minutos para los diferentes tratamientos de

glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y sus concentraciones respectivas de FA

Claramente se ve que soacutelo existe un grupo homogeacuteneo lo que reafirma que no

existen diferencias significativas de la produccioacuten con respecto a las

concentraciones de FA

85

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 3122

Media 05 gL FA (a) 2391

Media 10 gL FA (a) 2823

Media 15 gL FA (a) 2113

a

aa

a

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Aacutere

a Co

mpu

esto

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 24 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para cada una de las concentraciones de

FA utilizadas

Debido a que no se encontraron diferencias significativas en cuanto al porcentaje

de aacuterea obtenido mediante los cromatogramas se concluye que el mejor medio es

el que tiene como fuente de carbono glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y una

adicioacuten de 05 gL de FA puesto que genera una disminucioacuten en costos

86

CONCLUSIONES

No existen diferencias significativas en el crecimiento micelial de P

cubensis en medio sumergido Fang-Zhong cuando se trabaja con fuentes

de carbono glucosa y sacarosa sin embargo se decide trabajar con 50 gL

de glucosa puesto que eacuteste tiene una buena presencia de alcaloide y a su

vez una mejor produccioacuten de biomasa

La concentracioacuten de glucosa utilizada para el crecimiento de P cubensis

influye en el crecimiento micelial obteniendo concentraciones de biomasa

de 062 gL 055 gL y 048 gL para concentraciones de sustrato de 70 50

y 30 gL de glucosa siendo las dos primeras significativamente diferentes

con respecto a la de 30 gL

La concentracioacuten de sacarosa utilizada para el crecimiento de P cubensis

influye en el crecimiento micelial obteniendo concentraciones de biomasa

de 057 gL 045 gL y 026 gL para concentraciones de sustrato de 70 50

y 30 gL de sacarosa siendo significativamente diferentes entre ellas

La resolucioacuten de los picos obtenidos por RP-HPLC del extracto de P

cubensis fue mayor para las fermentaciones realizadas con una

concentracioacuten de 50 gL de glucosa lo que conllevoacute a utilizarlo al realizar

los ensayos que conteniacutean en el medio FA

La concentracioacuten de biomasa de P cubensis obtenida en cultivo sumergido

en medio Fang-Zhong con glucosa se duplicoacute con la adicioacuten de FA No

obstante no existen diferencias significativas entre las concentraciones de

FA utilizadas

87

El consumo de proteiacutena presentada por P cubensis en medio Fang-Zhong

fue casi del 100 mientras que el consumo de sustrato para el mismo

medio estuvo alrededor del 40

El consumo de sustrato durante el transcurso de las fermentaciones que no

conteniacutean FA en el medio no presentoacute diferencias significativas con

respecto a las dos fuentes de carbono utilizadas Mientras que en aquellas

fermentaciones donde se agregoacute FA al medio siacute existieron diferencias

significativas entre las fermentaciones de 15 y 1 gL de FA con respecto a

los ensayos realizados con 05 gL FA Sin embargo el P cubensis

consumioacute mayor cantidad de sustrato cuando el medio no conteniacutea FA

Se evidencioacute que el P cubensis consumioacute mayor cantidad de proteiacutena

cuando el sustrato utilizado en el medio fue glucosa y a su vez se detecto

que la adicioacuten de FA al medio tuvo como efecto la disminucioacuten en el

consumo de sustrato por parte del microorganismo

El consumo de sustrato y de proteiacutena tuvo un comportamiento similar

puesto que fue consumido permanentemente durante la fase exponencial

para cada uno de los tratamientos realizados es decir las concentraciones

de 30 gL 50 gL y 70 gL de glucosa y sacarosa como fuente de carbono y

de 05 gL 1 gL y 15 gL de FA teniendo como fuente de carbono glucosa

a una concentracioacuten de 50 gL mientras que en la fase estacionaria su

consumo se disminuyoacute permaneciendo casi constante

Despueacutes de realizados los estudios en cuanto a la produccioacuten del

compuesto presente entre 62 y 72 minutos para cada uno de los ensayos

no se evidenciaron diferencias significativas entre las dos fuentes de

carbono utilizadas (glucosa y sacarosa)

88

La adicioacuten del precursor llamado Fenilalanina (FA) al medio sumergido

Fang-Zhong para llevar a cabo el cultivo del P cubensis tuvo influencia en

cuanto a la produccioacuten de compuesto presente entre tiempo de retencioacuten de

62 y 72 minutos debido a que eacuteste duplicoacute la concentracioacuten de biomasa

en el medio se dice entonces que la produccioacuten aumentoacute al ser eacuteste de

produccioacuten intracelular

La resolucioacuten del compuesto presente entre el tiempo de retencioacuten de 62 a

72 minutos se obtuvo mejor en el ensayo que conteniacutea 05 gL de FA y al

saber que no existieron diferencias significativas en la produccioacuten en cuanto

al porcentaje de aacutereas obtenido con respecto a las demaacutes concentraciones

de FA se afirma que eacuteste es el medio que mejores resultados arrojoacute para

el crecimiento de P cubensis y la produccioacuten de Psilocibina

89

RECOMENDACIONES

Se sugiere observar el efecto que tiene la variacioacuten de las revoluciones a

las cuales se realizaron las fermentaciones para ver como variacutea el

crecimiento del P cubensis en medio sumergido Fang-Zhong con respecto

a dicho factor

Debido a que soacutelo se realizaron anaacutelisis sobre el crecimiento del P

cubensis en medio sumergido haciendo uso de dos sustratos diferentes

(glucosa y sacarosa) seriacutea recomendable realizar el mismo anaacutelisis para

otro tipo de sustrato como por ejemplo melaza por su bajo costo

Del mismo modo seriacutea apropiado realizar el estudio con otro tipo de

precursor y en otras concentraciones para ver la incidencia de eacuteste en el

comportamiento del hongo

Se recomienda realizar un escalamiento de dicho proceso en un biorreactor

con el fin de evaluar a mayor escala el crecimiento del P cubensis y la

produccioacuten del alcaloide

Debido a que la proteiacutena se comportoacute como el principal nutriente se sugiere

para una proacutexima investigacioacuten evaluar diferentes concentraciones de

proteiacutena en el medio

90

ANEXOS

Anexo 1 Anaacutelisis de varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa

Tabla 7 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa)

Tabla 8 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa)

91

Anexo 2 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con sacarosa

Tabla 9 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (sacarosa)

Tabla 10 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (sacarosa)

92

Anexo 3 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa y sacarosa

Tabla 11 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa y

sacarosa)

Tabla 12 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa y

sacarosa)

93

Anexo 4 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa 50 gL y FA

Tabla 13 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa 50 gL y

FA)

Tabla 14 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa

50 gL y FA)

94

Anexo 5 Anaacutelisis de varianza (ANOVA) para el consumo de sustrato en las

fermentaciones sin FA

Tabla 15 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Sustrato sin FA

Tabla 16 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Sustrato sin FA

95

Anexo 6 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de sustrato en las

fermentaciones con FA

Tabla 17 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Sustrato con FA

Tabla 18 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Sustrato con FA

96

Anexo 7 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de proteiacutena en las

fermentaciones sin FA

Tabla 19 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Proteiacutena sin FA

Tabla 20 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Proteiacutena sin FA

97

Anexo 8 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de proteiacutena en las

fermentaciones con FA

Tabla 21Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Proteiacutena con FA

Tabla 22 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Proteiacutena con FA

98

Anexo 9 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la produccioacuten de Psilocibina en

las fermentaciones sin FA

Tabla 23 Anaacutelisis de Varianza para la produccioacuten de Psilocibina sin FA

Tabla 24 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la produccioacuten de Psilocibina

seguacuten el Sustrato sin FA

99

Anexo 10 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la produccioacuten de Psilocibina en las fermentaciones con FA

Tabla 25 Anaacutelisis de Varianza para la produccioacuten de Psilocibina con FA

Tabla 26 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la produccioacuten de Psilocibina

seguacuten el diacutea con FA

100

Anexo 11 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la cuantificacioacuten porcentual de

Psilocibina en las fermentaciones sin FA

Tabla 27 Anaacutelisis de Varianza para la cuantificacioacuten de Psilocibina sin FA

Tabla 28 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la cuantificacioacuten de Psilocibina

seguacuten el tipo de sustrato sin FA

101

Anexo 12 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la cuantificacioacuten porcentual de

Psilocibina en las fermentaciones con FA

Tabla 29 Anaacutelisis de Varianza para la cuantificacioacuten de Psilocibina con FA

Tabla 30 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la cuantificacioacuten de Psilocibina

seguacuten la concentracioacuten con FA

102

Anexo 13 Determinacioacuten de consumo de azuacutecares por el meacutetodo de DNS

(Aacutecido Dinitrosaliciacutelico)

a DNS para glucosa

Pasos para preparar DNS

Disolver 16 gr de NaOH en agua destilada

Adicionar 30 gr de tartrato de Na y K

Aforar a 100 ml con agua destilada

Almacenar en frascos aacutembar a 4degC

Se debe mantener un stock de glucosa 4mgml y almacenarlo a 4degC A partir

de la solucioacuten de glucosa se preparan las soluciones para hacer la curva

patroacuten con las siguientes concentraciones (gL) 025 050 100 200 y 400

Procedimiento

Tomar 05 ml de cada dilucioacuten y agregar 05 ml de reactivo DNS

Preparar una muestra blanco por dilucioacuten de 05 ml de agua destilada a 05

ml de reactivo de DNS

Agitar todas las muestras

Colocar a ebullir las muestras en bantildeo mariacutea por cinco minutos

Enfriar con hielo

Adicionar 5 ml de agua destilada

Agitar y dejar en reposo 15 minutos

Leer en espectrofotoacutemetro a 540 nm

Realizar la curva Absorbancia Vs Concentracioacuten Debe tener un coeficiente

de correlacioacuten de 0991 a 0999

b DNS para sacarosa

Pasos para preparar DNS sacarosa

Preparacioacuten de la solucioacuten Standard stock de sacarosa (30 gL) tomar 30

gr de sacarosa anhiacutedrida grado reactivo con exactitud hasta la deacutecima de

mg disolver ajustar a aforo de 100 ml con agua desionizada empacar en

viales y almacenar en congelador

Preparacioacuten DNS pesar 16 gr de hidroacutexido de sodio grado reactivo 30 gr

de tartrato de sodio y potasio y disolverlos juntos con 50 ml de agua

103

desionizada aparte pesar 10 gr del DNS disolver con 30 ml de agua

desionizada agregar lentamente y con agitacioacuten la solucioacuten del DNS a la

solucioacuten de tartrato y NaOH anteriormente preparadas ajustar a 100 ml

filtrar envasar en frasco aacutembar y rotular con fecha de vencimiento incluida

(3 meses maacuteximo) mantener a la temperatura del laboratorio

Preparacioacuten del reactivo NaOH 10 N (500 ml) pesar con exactitud hasta

la deacutecima de mg 20 gr de NaOH grado reactivo por cada 500 ml de

solucioacuten disolver primero con 300 ml de agua desionizada y luego aforar a

500 ml envasar y rotular correctamente y mantener a la temperatura del

laboratorio

Preparacioacuten de HCL 10 (100 ml) tomar 27 ml de aacutecido clorhiacutedrico al

37 grado reactivo y aforar hasta 100 ml con agua desionizada envasar

rotular correctamente de acuerdo a la norma del laboratorio y almacenar a

la temperatura del laboratorio

Se debe mantener un stock de glucosa 30 gL y almacenarlo a 4degC A partir

de la solucioacuten de glucosa se preparan las soluciones para hacer la curva

patroacuten con las siguientes concentraciones (gL) 3 6 12 18 24 y 30

Procedimiento

Preparar en cada tubo (las soluciones de la curva patroacuten de sacarosa las

muestras problemas diluidas si es necesario y como blanco agua

desionizada) 100microl de solucioacuten

Adicionar 200 microl de HCL 10 a cada tubo y agitar todos los tubos en vortex

Llevar a ebullicioacuten por 10 minutos en bantildeo mariacutea precalentado a 95degC

Enfriar hasta temperatura ambiente raacutepidamente

Adicionar a cada tubo 1 ml de NaOH 10 N y agitar los tubos en vortex

Aparte tomar 05 ml de cada tubo en otros tubos rotulados y agregar 05 ml

del DNS

Agitar todas las muestras en vortex

Llevar a ebullicioacuten por 5 minutos en bantildeo mariacutea precalentado a 96degC

Enfriar hasta temperatura ambiente raacutepidamente

Adicionar 5 ml de H2O desionizada agitar en vortex y dejar reposar por 15

minutos

Leer en espectrofotoacutemetro a 540 nm

Realizar la curva Absorbancia Vs Concentracioacuten Debe tener un coeficiente

de correlacioacuten de 0991 a 0999

104

Anexo 14 Cineacutetica de Consumo de Sustrato

La cineacutetica de consumo de sustrato se realizoacute por el meacutetodo de Aacutecido

Dinitrosaliciacutelico (DNS) Los rangos de concentracioacuten y absorbancia para cada caso

se citan a continuacioacuten

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 02 a 12 gL

Absorbancia de 01234 a 06612

Ecuacioacuten Y = 19174x -00517 R2 = 09923

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron sacarosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 3 a 30 gL

Absorbancia de 00822 a 11112

Ecuacioacuten Y = 25983x + 04857 R2 = 09978

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa 50 gL como sustrato y FA

Concentracioacuten de 02 a 12 gL

Absorbancia de 0097 a 063

Ecuacioacuten Y = 18785x + 00019 R2 = 09986

105

Anexo 15 Determinacioacuten de consumo de proteiacutenas por el meacutetodo de LOWRY

Pasos para la preparacioacuten de LOWRY

Para obtener la curva estaacutendar de Albuacutemina se preparan 5 soluciones

patrones de Albuacutemina en NaCL al 09 (PV) de las siguientes

concentraciones 152 80 200 300 400 Pgml Si la concentracioacuten de

Proteiacutena total es menor de 500 Pgml se lee la absorbancia a 750 nm si

estaacute entre 1000 y 2000 Pgml se lee a 550nm

Se prepara un blanco que no lleva Albuacutemina y en su reemplazo se adiciona

0-5 ml de solucioacuten salina (NaCL) al 09 (PV) Se aplica el mismo

procedimiento que a las demaacutes muestras

Procedimiento

Servir en tubos de ensayo 05 ml de las soluciones patroacuten de Albuacutemina las

muestras problema y NaCL al 09 como blanco Deben estar marcados

para conservar el orden de concentraciones para la curva

Adicionar a cada tubo 05 ml de NaOH 2N y llevar al bantildeo Mariacutea

precalentado a 100degC por un tiempo de 10 minutos

Dejar enfriar hasta que alcance la Temperatura Ambiente

Agregar a cada tubo 5 ml de la solucioacuten complejante mezclar y dejar

reposar por 10 minutos

Adicionar 05 ml del reactivo de Folin-Ciocalteu 11 vortexiar durante 20

segundos

Reposar en un cuarto oscuro durante 30 minutos

Leer la absorbancia a 750 nm y con las soluciones patroacuten construir la

graacutefica Absorbancia Vs Concentracioacuten de Albuacutemina Seacuterica de Bovina

(BSA) con eacutesta se puede determinar la concentracioacuten de las muestras

problema interpolando el valor de la Absorbancia La curva estaacutendar debe

tener un coeficiente de correlacioacuten de 0991 a 0999

106

Anexo 16 Cineacutetica consumo de Proteiacutena

La cineacutetica de consumo de proteiacutena se realizoacute por el meacutetodo LOWRY Los rangos

de concentracioacuten y absorbancia para cada caso se citan a continuacioacuten

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00094 a 05382

Ecuacioacuten Y = 07427x ndash 00021 R2 = 09955

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron sacarosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00374 a 06178

Ecuacioacuten Y = 06567x ndash 00166 R2 = 09968

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa 50 gL como sustrato y FA

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00708 a 04647

Ecuacioacuten Y = 09814x ndash 00581 R2 = 09992

107

Anexo 17 Prueba de reactivo de Dragendorff

Preparacioacuten de reactivo de Dragendorff para alcaloides

Reactivo de Dragendorff se prepara mezclando 8 gr de nitrato de bismuto

pentahidratado en 20 ml de aacutecido niacutetrico al 30 con una solucioacuten de 272 g de

yoduro de potasio en 50 ml de agua Se deja en reposo por 24 horas se decanta y

se afora a 100 ml La presencia de alcaloides se detecta por la formacioacuten de un

precipitado naranja rojizo cuando se le adiciona esta reactivo a una solucioacuten aacutecida

de alcaloides De los precipitados lavados se puede recuperar los alcaloides con

una solucioacuten saturada de carbonato de sodio (Mercano y Hasegawa 1991)

La figura mostrada a continuacioacuten refleja la presencia del alcaloide debido a la

coloracioacuten amarillo-rojiza que eacutesta sufrioacute

Figura 8 Muestra de biomasa una vez analizada mediante el reactivo de Dragendorff

108

Anexo 18 Barrido Espectral para el Psilocybe cubensis

La metodologiacutea mencionada a continuacioacuten estaacute basada en artiacuteculo base

(Tsujikawa et al 2003)

El Sistema de HPLC consiste en un Shimadzu LC-10ordf Series Cromatografiacutea

Liacutequida equipada con un diodo SPD-M10A detector de red fija en 220nm La

separacioacuten cromatograacutefica ser realizoacute con una columna simeacutetrica C18 (21 mm a

150 mm 5mm Waters Assoc Milford EEUU

La fase moacutevil utilizada fue de 10 mm de formato de amonio-aacutecido foacutermico (955

VV) a un pH de 35 y bombeado a un caudal de 02 mlminuto

El perfil cromatograacutefico obtenido durante la investigacioacuten de Tsujikawa et al

(2003) se muestra en le figura 6 que aparece a continuacioacuten

Figura 9 Perfil cromatograacutefico (Tsujikawa et al 2003)

109

Anexo 19 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 12 de fermentacioacuten

Tabla 31 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 30gL glucosa y

30gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 2957 3837

Glucosa 30 6838 474753

Glucosa 30 9144 47256

Glucosa 30 9489 16822

Glucosa 30 10124 224349

Sacarosa 30 6538 143772

Sacarosa 30 7234 269458

Sacarosa 30 9721 33646

Sacarosa 30 11845 24384

(a) (b)

Graacutefico 25 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

110

Tabla 32 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 0524 319

Glucosa 50 6298 5991

Glucosa 50 7172 237042

Glucosa 50 9144 16387

Glucosa 50 10009 6077

Sacarosa 50 169 24011

Sacarosa 50 3105 28573

Sacarosa 50 6916 112166

Sacarosa 50 9136 4057

Sacarosa 50 9933 8821

Sacarosa 50 10398 13872

(a) (b)

Graacutefico 26 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

111

Tabla 33 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 7217 168598

Glucosa 70 9145 9977

Glucosa 70 997 80558

Sacarosa 70 6803 287387

Sacarosa 70 7517 131049

Sacarosa 70 7775 4434

Sacarosa 70 7871 77109

Sacarosa 70 823 96239

Sacarosa 70 9039 5114

Sacarosa 70 9778 25394

(a) (b)

Graacutefico 27 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

112

Tabla 34 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL y glucosa

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 0818 4722

Glucosa 50 05 2423 52579

Glucosa 50 05 3502 88765

Glucosa 50 05 6137 16009

Glucosa 50 05 6722 275258

Glucosa 50 05 733 226399

Glucosa 50 05 8339 65139

Glucosa 50 05 9101 36797

Glucosa 50 05 9815 130883

Glucosa 50 1 1105 743

Glucosa 50 1 2746 2701

Glucosa 50 1 4304 80304

Glucosa 50 1 6167 19649

Glucosa 50 1 6794 51753

Glucosa 50 1 8282 82997

Glucosa 50 1 9116 38659

Glucosa 50 1 9899 136953

Glucosa 50 15 1198 3313

Glucosa 50 15 2937 37875

Glucosa 50 15 4332 51079

Glucosa 50 15 614 25602

Glucosa 50 15 6737 668905

Glucosa 50 15 8209 107332

Glucosa 50 15 9602 38902

Glucosa 50 15 9752 139613

Diacutea 12

(a) (b)

(c)

Graacutefico 28 Cromatograma del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL

FA

113

Anexo 20 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 13 de fermentacioacuten

Tabla 35 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 30gL glucosa y

30gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 0225 1155

Glucosa 30 2847 699

Glucosa 30 4043 1038

Glucosa 30 6231 4994

Glucosa 30 6787 295182

Glucosa 30 7462 241146

Glucosa 30 9066 51836

Glucosa 30 10004 158746

Sacarosa 30 1734 135

Sacarosa 30 5838 1857

Sacarosa 30 6803 147867

Sacarosa 30 7305 30464

Sacarosa 30 7599 174643

Sacarosa 30 9107 8564

Sacarosa 30 9897 104278

(a) (b)

Graacutefico 29 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

114

Tabla 36 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 1408 13982

Glucosa 50 6949 331449

Glucosa 50 9012 25201

Glucosa 50 9936 27216

Sacarosa 50 1543 7293

Sacarosa 50 6813 437765

Sacarosa 50 9085 35897

Sacarosa 50 10049 184461

(a) (b)

Graacutefico 30 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

115

Tabla 37 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 70gL glucosa y

70gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 1456 3223

Glucosa 70 2985 2423

Glucosa 70 54 7586

Glucosa 70 6262 5149

Glucosa 70 7151 248331

Glucosa 70 9039 19346

Glucosa 70 9929 4906

Glucosa 70 11051 33698

Sacarosa 70 0437 342

Sacarosa 70 1428 812

Sacarosa 70 2948 2191

Sacarosa 70 5473 4854

Sacarosa 70 6286 5336

Sacarosa 70 6848 3649

Sacarosa 70 733 11383

Sacarosa 70 9073 1018

Sacarosa 70 9878 11072

Sacarosa 70 10267 18797

(a) (b)

Graacutefico 31 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 70 gL

glucosa (b) 70 gL sacarosa

116

Tabla 38 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL y glucosa

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 4067 22222

Glucosa 50 05 7379 55573

Glucosa 50 05 902 19513

Glucosa 50 05 9716 119261

Glucosa 50 05 1173 19427

Glucosa 50 1 0793 14776

Glucosa 50 1 2868 28537

Glucosa 50 1 6224 1206

Glucosa 50 1 6782 571299

Glucosa 50 1 8303 92665

Glucosa 50 1 9081 30371

Glucosa 50 1 9738 168959

Glucosa 50 1 11813 27921

Glucosa 50 15 0412 269

Glucosa 50 15 2482 14692

Glucosa 50 15 3486 91059

Glucosa 50 15 6039 6892

Glucosa 50 15 6627 216986

Glucosa 50 15 7216 260795

Glucosa 50 15 8112 65776

Glucosa 50 15 8888 19083

Glucosa 50 15 9497 37812

Glucosa 50 15 9839 65922

Glucosa 50 15 11655 7331

(a) (b)

(c)

Graacutefico 32 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL

FA

117

Anexo 21 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 14 de fermentacioacuten

Tabla 39 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 30gL glucosa y 30

gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 1054 181

Glucosa 30 2553 8939

Glucosa 30 6219 7557

Glucosa 30 6585 77083

Glucosa 30 7158 285069

Glucosa 30 8987 33875

Glucosa 30 9848 87461

Glucosa 30 10694 52151

Glucosa 30 12482 7992

Glucosa 30 12943 23064

Glucosa 30 1493 5948

Sacarosa 30 7309 7075

Sacarosa 30 9984 1680

Sacarosa 30 10442 15395

Sacarosa 30 11211 8511

Sacarosa 30 13405 3398

(a) (b)

Graacutefico 33 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

118

Tabla 40 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 2029 8318

Glucosa 50 6257 5782

Glucosa 50 6875 306684

Glucosa 50 9068 22819

Glucosa 50 9808 92492

Glucosa 50 12113 8823

Glucosa 50 12752 23988

Sacarosa 50 1036 3783

Sacarosa 50 2356 7005

Sacarosa 50 653 44831

Sacarosa 50 6657 127617

Sacarosa 50 7264 66908

Sacarosa 50 7464 255141

Sacarosa 50 9035 26172

Sacarosa 50 9458 28427

Sacarosa 50 9889 37574

Sacarosa 50 10312 140881

Sacarosa 50 12335 13391

Sacarosa 50 1292 17066

(a) (b)

Graacutefico 34 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

119

Tabla 41 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 70gL glucosa y

70gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 6257 5879

Glucosa 70 6373 145551

Glucosa 70 7015 68223

Glucosa 70 7199 9085

Glucosa 70 735 265755

Glucosa 70 9014 4642

Glucosa 70 9877 97804

Glucosa 70 107 67421

Glucosa 70 12625 26231

Glucosa 70 1305 65607

Sacarosa 70 2283 4683

Sacarosa 70 5191 93

Sacarosa 70 6304 3719

Sacarosa 70 6795 136542

Sacarosa 70 726 29869

Sacarosa 70 7515 75545

Sacarosa 70 7872 119563

Sacarosa 70 9166 1244

Sacarosa 70 9658 23096

Sacarosa 70 9871 25866

Sacarosa 70 10421 105108

Sacarosa 70 12347 11115

Sacarosa 70 12861 35503

Sacarosa 70 14272 3676

(a) (b)

Graacutefico 35 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 70 gL

glucosa (b) 70 gL sacarosa

120

Tabla 42 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 0123 173

Glucosa 50 05 0699 7584

Glucosa 50 05 2594 2742

Glucosa 50 05 6104 11663

Glucosa 50 05 6616 487848

Glucosa 50 05 7235 287918

Glucosa 50 05 8183 135793

Glucosa 50 05 8903 5143

Glucosa 50 05 9484 66817

Glucosa 50 05 9679 168855

Glucosa 50 05 11671 4216

Glucosa 50 1 0345 295

Glucosa 50 1 2654 11981

Glucosa 50 1 412 45301

Glucosa 50 1 6111 12626

Glucosa 50 1 6757 526655

Glucosa 50 1 8093 104277

Glucosa 50 1 894 25251

Glucosa 50 1 9643 158685

Glucosa 50 1 11666 22779

Glucosa 50 15 0353 283

Glucosa 50 15 2522 15272

Glucosa 50 15 3577 83963

Glucosa 50 15 6668 47137

Glucosa 50 15 7304 371442

Glucosa 50 15 8226 117611

Glucosa 50 15 8923 61949

Glucosa 50 15 9657 19618

Glucosa 50 15 11668 35606

(a) (b)

(c)

Graacutefico 36 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL FA (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL FA

121

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Page 5: Establecimiento de un medio de cultivo sumergido para ...

v

AGRADECIMIENTOS

Los autores expresan sus agradecimientos a todas las personas que desde su experiencia y profesioacuten brindaron apoyo durante el desarrollo de este proyecto Alex Armando Saacuteez V Quiacutemico MSc En Biotecnologiacutea Candidato a Doctorado Profesor Universidad EAFIT Personal de laboratorio de Ingenieriacutea de Procesos Edgar Arbelaacuteez John Estrada y especialmente Sigifredo Caacuterdenas encargado del laboratorio de Biotecnologiacutea de la Universidad EAFIT Luz Deisy Mariacuten Palacio Ingeniera de Procesos Profesora Universidad EAFIT Diego Acosta PhD Engineering and Material Science Profesor Universidad EAFIT Carlos Correa Ingeniero Quiacutemico Profesor Universidad EAFIT Valeska Villegas E Msc En Biotecnologiacutea Candidata a Doctorado Profesora Universidad EAFIT

vi

TABLA DE CONTENIDO

LISTA DE TABLAS _________________________________________________________________________ IX

LISTA DE FIGURAS ________________________________________________________________________ XI

LISTA DE GRAacuteFICOS ______________________________________________________________________ XII

LISTA DE ECUACIONES ____________________________________________________________________ XV

LISTAS DE ANEXOS ______________________________________________________________________ XVI

RESUMEN _____________________________________________________________________________ XVII

INTRODUCCIOacuteN _________________________________________________________________________ 19

OBJETIVOS _____________________________________________________________________________ 21

GENERAL_____________________________________________________________________________ 21

ESPECIacuteFICOS __________________________________________________________________________ 21

1 MARCO TEOacuteRICO ___________________________________________________________________ 22

11 CONCEPTOS GENERALES DE HONGOS _______________________________________________ 22

111 Hongos laminares (Agaricales) ____________________________________________________ 22

12 MEDIOS DE CULTIVO_____________________________________________________________ 24

121 Medio sumergido _______________________________________________________________ 25

13 ALCALOIDES ___________________________________________________________________ 26

131 Generalidades _______________________________________________________________ 26

132 Propiedades fisicoquiacutemicas _____________________________________________________ 27

133 Reconocimiento de los alcaloides ________________________________________________ 27

134 Clasificacioacuten de los alcaloides ___________________________________________________ 28

1341 Alcaloides alifaacuteticos ____________________________________________________________ 28

1342 Alcaloides de origen diverso _____________________________________________________ 28

1343 Alcaloides aromaacuteticos __________________________________________________________ 28

13 PSILOCIBINA Y PSILOCINA _________________________________________________________ 31

131 Antecedentes acerca de la obtencioacuten de Psilocibina y Psilocina ________________________ 32

2 MATERIALES Y MEacuteTODOS_____________________________________________________________ 34

21 LOCALIZACIOacuteN _________________________________________________________________ 34

22 MICROORGANISMO DE ESTUDIO ___________________________________________________ 34

23 COMPONENTES DEL MEDIO DE CULTIVO (FANG-ZHONG) _______________________________ 35

24 PREPARACIOacuteN DE LOS DIFERENTES PREINOacuteCULOS DE P CUBENSIS EMPLEADOS PARA LAS

FERMENTACIONES SUMERGIDAS _________________________________________________________ 35

25 PREPARACIOacuteN DE LOS MEDIOS DE CULTIVO Y LOS INOacuteCULOS DE P CUBENSIS UTILIZADOS PARA LAS

FERMENTACIONES SUMERGIDAS _________________________________________________________ 36

26 CUANTIFICACIOacuteN DEL CRECIMIENTO DE BIOMASA MEDIANTE LOS MEacuteTODOS DE PESO HUacuteMEDO Y

PESO SECO PARA CULTIVO SUMERGIDO DE P CUBENSIS ________________________________________ 37

27 AJUSTE DE LA CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO DE P CUBENSIS AL MODELO CINEacuteTICO LOGIacuteSTICO ____ 37

vii

28 EVALUACIOacuteN DEL CONSUMO DE SUSTRATO Y DEL CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P

CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO ________________________________________________ 39

29 MEacuteTODO CUALITATIVO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE ALCALOIDES (PSILOCIBINA)

MEDIANTE EL USO DEL REACTIVO DE DRAGENDORFF _________________________________________ 40

210 MEacuteTODO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE PSILOCIBINA MEDIANTE CROMATOGRAFIacuteA

LIacuteQUIDA DE ALTA EFICIENCIA (HPLC) _______________________________________________________ 40

211 DETERMINACIOacuteN CUALITATIVA DE LA RESOLUCIOacuteN DEL ALCALOIDE DE INTEREacuteS PARA LOS

DIFERENTES ENSAYOS __________________________________________________________________ 41

212 DETERMINACIOacuteN PORCENTUAL DE COMPUESTOS PARA LOS DIFERENTES ENSAYOS __________ 42

213 CULTIVO SUMERGIDO DE P CUBENSIS EN PRESENCIA DE FA ______________________________ 42

214 DISENtildeO DE EXPERIMENTOS Y ANAacuteLISIS ESTADIacuteSTICO ___________________________________ 43

3 RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN ___________________________________________________________ 45

31 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN CULTIVO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO DIFERENTES FUENTES DE CARBONO ____________________________________________ 45

311 Crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones

de glucosa _________________________________________________________________________ 45

312 Crecimiento micelial del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones

de sacarosa ________________________________________________________________________ 50

313 Comparacioacuten entre el crecimiento micelial de P cubensis en los cultivos sumergidos utilizando

glucosa y sacarosa como fuente de carbono ______________________________________________ 55

314 Crecimiento micelial del P cubensis en cultivo sumergido utilizando glucosa y fenilalanina en el

medio 56

32 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS CULTIVADO EN

MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG) ______________________________________________________ 61

321 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes

concentraciones de glucosa ___________________________________________________________ 62

322 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes

concentraciones de sacarosa __________________________________________________________ 63

323 Comparacioacuten entre el consumo de sustrato de P cubensis en los cultivos sumergidos con

diferentes fuentes de carbono _________________________________________________________ 65

324 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando glucosa y

fenilalanina en el medio ______________________________________________________________ 66

33 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS CULTIVADO EN

MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG) ______________________________________________________ 69

331 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes

concentraciones de glucosa ___________________________________________________________ 69

332 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes

concentraciones de sacarosa __________________________________________________________ 71

333 Comparacioacuten entre el consumo de proteiacutena de P cubensis en los cultivos sumergidos con

diferentes fuentes de carbono _________________________________________________________ 72

334 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando glucosa y FA en el medio

73

34 ESTUDIO CUALITATIVO DE LA PRESENCIA DEL ALCALOIDE _______________________________ 76

viii

341 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el medio no conteniacutea FA ____ 76

342 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el medio conteniacutea FA ______ 79

35 ESTUDIO PORCENTUAL (AacuteREA) DEL ALCALOIDE REALIZADO PARA LOS DIFERENTES ENSAYOS ___ 81

351 Porcentaje de la Psilocibina (suposicioacuten) cuando el medio no conteniacutea FA _______________ 81

352 Porcentaje de aacuterea de compuestos presentes en P cubensis cuando el medio conteniacutea FA _ 83

CONCLUSIONES _________________________________________________________________________ 86

RECOMENDACIONES _____________________________________________________________________ 89

ANEXOS _______________________________________________________________________________ 90

BIBLIOGRAFIacuteA _________________________________________________________________________ 121

ix

LISTA DE TABLAS

TABLA 1 COMPOSICIOacuteN DEL MEDIO DE CULTIVO SUMERGIDO PARA EVALUAR EL CRECIMIENTO MICELIAL

DEL P CUBENSIS 35

TABLA 2 PARAacuteMETROS CINEacuteTICOS OBTENIDOS MEDIANTE EL MODELO LOGIacuteSTICO PARA LAS DIFERENTES

FERMENTACIONES DE P CUBENSIS UTILIZANDO GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO 48

TABLA 3 PARAacuteMETROS CINEacuteTICOS OBTENIDOS MEDIANTE EL MODELO LOGIacuteSTICO PARA LAS DIFERENTES

FERMENTACIONES DE P CUBENSIS UTILIZANDO SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO 53

TABLA 4 PARAacuteMETROS CINEacuteTICOS OBTENIDOS MEDIANTE EL MODELO LOGIacuteSTICO PARA LAS DIFERENTES

FERMENTACIONES DE P CUBENSIS UTILIZANDO 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO Y

DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA 60

TABLA 5 PORCENTAJE DE AacuteREA HALLADO MEDIANTE HPLC PARA LOS UacuteLTIMOS TRES DIacuteAS DE LA

FERMENTACIOacuteN CON CONCENTRACIONES DE 30 GL 50 GL Y 70 GL DE GLUCOSA Y SACAROSA CON

UN TIEMPO DE RETENCIOacuteN DE 62 Y 72 MINUTOS 81

TABLA 6 PORCENTAJE HALLADO MEDIANTE HPLC PARA LOS UacuteLTIMOS TRES DIacuteAS DE LA FERMENTACIOacuteN

CON CONCENTRACIONES DE 05 GL 10 GL Y 15 GL DE FA Y 50 GL DE GLUCOSA CON UN TIEMPO

DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y 72 MINUTOS 83

TABLA 7 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA) 90

TABLA 8 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA) 90

TABLA 9 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (SACAROSA) 91

TABLA 10 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (SACAROSA) 91

TABLA 11 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA Y SACAROSA) 92

TABLA 12 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA Y SACAROSA) 92

TABLA 13 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA 50 GL Y FA) 93

TABLA 14 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA 50 GL Y FA) 93

TABLA 15 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO SIN FA 94

TABLA 16 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO SIN FA 94

TABLA 17 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO CON FA 95

TABLA 18 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO CON FA 95

TABLA 19 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA SIN FA 96

TABLA 20 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA SIN FA 96

TABLA 21ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA CON FA 97

TABLA 22 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA CON FA 97

TABLA 23 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA SIN FA 98

TABLA 24 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN EL SUSTRATO

SIN FA 98

TABLA 25 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA CON FA 99

TABLA 26 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN EL DIacuteA CON FA

99

TABLA 27 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA SIN FA 100

TABLA 28 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN EL TIPO DE

SUSTRATO SIN FA 100

TABLA 29 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA CON FA 101

x

TABLA 30 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN LA

CONCENTRACIOacuteN CON FA 101

TABLA 31 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 30GL GLUCOSA Y 30GL SACAROSA 109

TABLA 32 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 110

TABLA 33 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 111

TABLA 34 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL Y GLUCOSA 50GL SACAROSA 112

TABLA 35 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 30GL GLUCOSA Y 30GL SACAROSA 113

TABLA 36 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 114

TABLA 37 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 70GL GLUCOSA Y 70GL SACAROSA 115

TABLA 38 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL Y GLUCOSA 50GL SACAROSA 116

TABLA 39 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 14 PARA CONCENTRACIONES DE 30GL GLUCOSA Y 30 GL SACAROSA 117

TABLA 40 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 14 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 118

TABLA 41 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 14 PARA CONCENTRACIONES DE 70GL GLUCOSA Y 70GL SACAROSA 119

TABLA 42 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 120

xi

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1 HONGO AGARICALES (LAMINAR) (KUO 2007) 23

FIGURA 2 ALCALOIDES DERIVADOS DEL TRIPTOFANO (MERCANO Y HASEGAWA 1991) 29

FIGURA 3 TRIPTAMINAS SIMPLES (SEIGLER 1981) 31

FIGURA 4 PSILOCIBINA Y PSILOCINA (MANDRILE ET AL 1984) 32

FIGURA 5 PSILOCYBE CUBENSIS (EAH01) CULTIVADA EN MEDIO SOacuteLIDO AGAR MALTA 34

FIGURA 6 CROMATOGRAMAS DE DOS DIFERENTES FERMENTACIONES DE P CUBENSIS QUE ILUSTRAN EL

CRITERIO DE ESCOGENCIA DEL MEJOR ENSAYO REALIZADO (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL

SACAROSA 78

FIGURA 7 CROMATOGRAMAS DE DOS DIFERENTES FERMENTACIONES DE P CUBENSIS QUE ILUSTRAN EL

CRITERIO DE ESCOGENCIA DEL MEJOR ENSAYO REALIZADO (A) 05 GL FA (B) 15 GL FA 80

FIGURA 8 MUESTRA DE BIOMASA UNA VEZ ANALIZADA MEDIANTE EL REACTIVO DE DRAGENDORFF 107

FIGURA 9 PERFIL CROMATOGRAacuteFICO (TSUJIKAWA ET AL 2003) 108

xii

LISTA DE GRAacuteFICOS

GRAacuteFICO 1 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO TRES DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO (PESO

SECO) 46

GRAacuteFICO 2 CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN CULTIVO SUMERGIDO BAJO TRES

CONCENTRACIONES DE GLUCOSA 47

GRAacuteFICO 3 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

GLUCOSA 49

GRAacuteFICO 4 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO (PESO

SECO) 50

GRAacuteFICO 5 CRECIMIENTO MICELIAL PARA TRES DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA 52

GRAacuteFICO 6 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

SACAROSA 54

GRAacuteFICO 7 CRECIMIENTO MICELIAL PARA DOS DIFERENTES FUENTES DE CARBONO (GLUCOSA Y

SACAROSA) 56

GRAacuteFICO 8 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA Y 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE

CARBONO (PESO SECO) 57

GRAacuteFICO 9 CRECIMIENTO MICELIAL PARA GLUCOSA A UNA CONCENTRACIOacuteN DE 50 GL Y TRES

DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA 59

GRAacuteFICO 10 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA Y

50 GL DE GLUCOSA 61

GRAacuteFICO 11 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO 62

GRAacuteFICO 12 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO 64

GRAacuteFICO 13 CONSUMO DE SUSTRATO PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 66

GRAacuteFICO 14 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO Y DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

FA 67

GRAacuteFICO 15 CONSUMO DE SUSTRATO PARA CADA UNA DE LAS CONCENTRACIONES DE FA UTILIZADAS 68

GRAacuteFICO 16 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO 70

GRAacuteFICO 17 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO 71

GRAacuteFICO 18 CONSUMO DE PROTEIacuteNA PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 73

xiii

GRAacuteFICO 19 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO Y DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

FA 74

GRAacuteFICO 20 CONSUMO DE PROTEIacuteNA PARA LOS ENSAYOS CON Y SIN FA 75

GRAacuteFICO 21 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA LAS DOS FUENTES DE CARBONO 77

GRAacuteFICO 22 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS EN LOS UacuteLTIMOS TRES DIacuteAS DE LA FERMENTACIOacuteN CON FA Y GLUCOSA 79

GRAacuteFICO 23 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 82

GRAacuteFICO 24 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA CADA UNA DE LAS CONCENTRACIONES DE FA UTILIZADAS 85

GRAacuteFICO 25 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

109

GRAacuteFICO 26 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

110

GRAacuteFICO 27 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

111

GRAacuteFICO 28 CROMATOGRAMA DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA 112

GRAacuteFICO 29 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

113

GRAacuteFICO 30 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

114

GRAacuteFICO 31 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 70 GL GLUCOSA (B) 70 GL SACAROSA

115

GRAacuteFICO 32 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA 116

GRAacuteFICO 33 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

117

GRAacuteFICO 34 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

118

xiv

GRAacuteFICO 35 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 70 GL GLUCOSA (B) 70 GL SACAROSA

119

GRAacuteFICO 36 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C)

15GL FA 120

xv

LISTA DE ECUACIONES

ECUACIOacuteN 1 ECUACIOacuteN LINEALIZADA DEL MODELO LOGIacuteSTICO 38

ECUACIOacuteN 2 VALORES TEOacuteRICOS DE BIOMASA EN EL TIEMPO 39

xvi

LISTAS DE ANEXOS

ANEXO 1 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA _____________________________________________________ 90

ANEXO 2 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON SACAROSA ____________________________________________________ 91

ANEXO 3 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA Y SACAROSA __________________________________________ 92

ANEXO 4 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA 50 GL Y FA ___________________________________________ 93

ANEXO 5 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO EN LAS FERMENTACIONES

SIN FA ____________________________________________________________________________ 94

ANEXO 6 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO EN LAS FERMENTACIONES

CON FA ___________________________________________________________________________ 95

ANEXO 7 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA EN LAS FERMENTACIONES

SIN FA ____________________________________________________________________________ 96

ANEXO 8 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA EN LAS FERMENTACIONES

CON FA ___________________________________________________________________________ 97

ANEXO 9 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA EN LAS

FERMENTACIONES SIN FA ____________________________________________________________ 98

ANEXO 10 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA EN LAS

FERMENTACIONES CON FA ___________________________________________________________ 99

ANEXO 11 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA CUANTIFICACIOacuteN PORCENTUAL DE PSILOCIBINA EN

LAS FERMENTACIONES SIN FA _______________________________________________________ 100

ANEXO 12 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA CUANTIFICACIOacuteN PORCENTUAL DE PSILOCIBINA EN

LAS FERMENTACIONES CON FA ______________________________________________________ 101

ANEXO 13 DETERMINACIOacuteN DE CONSUMO DE AZUacuteCARES POR EL MEacuteTODO DE DNS (AacuteCIDO

DINITROSALICIacuteLICO) ________________________________________________________________ 102

ANEXO 14 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO ___________________________________________ 104

ANEXO 15 DETERMINACIOacuteN DE CONSUMO DE PROTEIacuteNAS POR EL MEacuteTODO DE LOWRY ____________ 105

ANEXO 16 CINEacuteTICA CONSUMO DE PROTEIacuteNA ______________________________________________ 106

ANEXO 17 PRUEBA DE REACTIVO DE DRAGENDORFF _________________________________________ 107

ANEXO 18 BARRIDO ESPECTRAL PARA EL PSILOCYBE CUBENSIS _________________________________ 108

ANEXO 19 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 12 DE FERMENTACIOacuteN ___________________________ 109

ANEXO 20 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 13 DE FERMENTACIOacuteN __________________________ 113

ANEXO 21 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 14 DE FERMENTACIOacuteN __________________________ 117

xvii

RESUMEN

El Psilocybe cubensis es un hongo de gran importancia a nivel industrial gracias a

la presencia de una sustancia llamada Psilocibina en su cuerpo fructiacutefero

Dicho alcaloide derivado de la triptamina es muy similar al neurotransmisor

serotonina el cual es responsable de la percepcioacuten sensorial la regulacioacuten de la

temperatura el inicio del reposo nocturno del hiacutegado y los rintildeones Por tal motivo

este estudio se enfocoacute en la produccioacuten de la Psilocibina mediante el cultivo del P

cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong)

Se evaluaron los efectos de dos fuentes de carbono (glucosa y sacarosa) a tres

concentraciones diferentes en cultivo sumergido para Psilocybe cubensis con el

fin de determinar la incidencia de eacutestas en la produccioacuten de biomasa y en la

produccioacuten y presencia de Psilocibina alcaloide de intereacutes Para las

concentraciones de glucosa de 30 gL 50 gL y 70 gL se presentoacute un crecimiento

maacuteximo de biomasa de 048 gL 055 gL y 062 gL y un porcentaje de alcaloide

de 6065 wv 7396 wv y 6733 wv respectivamente Esto uacuteltimo si se

asume que el tiempo de retencioacuten oscila entre 62 y 72 minutos contaacutendose con

una fase moacutevil de HCOONH4 en una columna C18 Mientras que para las mismas

concentraciones de sacarosa se presentoacute un crecimiento maacuteximo de biomasa de

026 gL 045 gL y 057 gL con porcentajes del compuesto presente entre el

rango de 62 y 72 minutos de 3664 wv 5857 wv y 5583 wv

respectivamente

Una vez realizada la investigacioacuten se encontroacute que las diferencias existentes en

cuanto a la cantidad de biomasa generada con respecto al tipo de sustrato

utilizado no fueron significativas es decir era irrelevante si se utilizaba glucosa o

sacarosa como principal fuente de carbono para la fermentacioacuten del P cubensis

xviii

en medio sumergido con el fin de obtener biomasa sin embargo se hallaron

diferencias significativas con respecto a las diferentes concentraciones empleadas

de dichas fuentes de carbono

Al analizar las muestras mediante cromatografiacutea liacutequida de alta eficiencia (HPLC)

se determinoacute que el medio que conteniacutea 50 gL de glucosa era el deseado debido

a que fue en eacuteste donde se presentaron picos maacutes definidos mostrando una mejor

resolucioacuten del compuesto Adicionalmente presentoacute un buen crecimiento micelial

Una vez elegido dicho criterio se evaluoacute el efecto que teniacutea la adicioacuten de un

aminoaacutecido llamado Fenilalanina (FA) al medio que conteniacutea 50 gL de glucosa

con el fin de determinar si eacuteste teniacutea alguna incidencia positiva en la produccioacuten de

biomasa y en la generacioacuten del alcaloide de intereacutes cabe resaltar que se utilizaron

diferentes concentraciones de FA correspondientes a 05 gL 10 gL y 15 gL

Finalizados dichos ensayos se obtuvieron valores de crecimiento de biomasa

maacutexima de 106 gL 108 gL y 101 gL y un porcentaje de aacuterea de 7549 wv

6236 wv y 2721 wv respectivamente

Es necesario hacer hincapieacute en que las diferencias obtenidas mediante el anaacutelisis

estadiacutestico entre cada una de las concentraciones de FA con respecto a la

generacioacuten de biomasa y la produccioacuten del compuesto no fueron significativas lo

que llevoacute a elegir una concentracioacuten de 05 gL de FA debido a que fue la menor

cantidad utilizada de este compuesto durante la investigacioacuten suponieacutendose asiacute

una disminucioacuten en los costos de materia prima

Palabras claves

Psilocybe cubensis Psilocibina Alcaloide HPLC Cultivo Sumergido Fuentes de

Carbono Fenilalanina

19

INTRODUCCIOacuteN

Los hongos son una rica fuente de productos naturales con una alta actividad

bioloacutegica Desafortunadamente el cultivo de eacutestos en cuerpo fructiacutefero toma

varios meses disminuyendo su calidad debido a los cambios climaacuteticos y plagas

por tal razoacuten se implementoacute la metodologiacutea de medio sumergido la cual es

prometedora gracias a una alta productividad de compuestos bioactivos (Arora

1986)

El Geacutenero Psilocybe pertenece al Reino Fungiacute con un Phylum Basidiomicota

una Clase Homobasidiomicetes un Orden Agaricales una Familia Strofariaceae

(Paris y Hurabielle 1981)

Dicho geacutenero es considerado de gran importancia a nivel mundial debido a que su

cuerpo fructiacutefero y biomasa micelial contienen Psilocibina la cual posee un alto

valor para la industria farmaceacuteutica por su uso en la elaboracioacuten de productos

antidepresivos Este alcaloide derivado de FA cuenta con una estructura muy

similar al neurotransmisor segregado por el cerebro llamado serotonina que

controla el estado de aacutenimo el suentildeo el hiacutegado y los rintildeones (Mandrile et al

1984) esta caracteriacutestica le otorga la gran importancia a la Psilocibina en el

mercado puesto que tiene un alto impacto en la sociedad como ayudante

antidepresivo debido a que no todas las personas segregan la cantidad necesaria

(10 mg con liacutemites que variacutean desde 5 a 20 mg) de serotonina (Mandrile et al

1984) Adicionalmente se estaacute empleando como una gran ayuda para la

disminucioacuten de la adiccioacuten a sustancias como heroiacutena y cocaiacutena gracias a que

este alcaloide no genera dependencia (Lee et al 2004)

Debido a que su consumo puede generar alucinaciones era consumido por las

culturas aboriacutegenes centroamericanas con el fin de realizar manifestaciones

20

religiosas Su uso se remonta a maacutes de 3500 antildeos y era nombrado por los

aztecas como ―Teonunaltl que significa ―carne de dioses (Mandrile et al 1984)

La alternativa que se utilizoacute durante esta investigacioacuten fue el cultivo del P

cubensis mediante medio sumergido debido principalmente a las notables

ventajas frente a los sistemas convencionales que eacuteste posee entre las cuales se

destacan la disminucioacuten del tiempo para la obtencioacuten de la biomasa (14 diacuteas) y la

reduccioacuten de los costos de obtencioacuten (Lee et al 2004) De acuerdo a lo

dimensionado anteriormente este estudio estaba orientado primordialmente a la

buacutesqueda de alternativas que permitieran la produccioacuten de biomasa de forma

raacutepida y confiable

Con el fin de llevar a cabo lo dicho anteriormente se pretendioacute evaluar el efecto

del uso de dos diferentes fuentes de carbono en este caso glucosa y sacarosa en

el crecimiento micelial de la cepa P cubensis

21

OBJETIVOS

GENERAL

Evaluar el efecto de la fuente de carbono en el crecimiento micelial de una

cepa Psilocybe sp

ESPECIacuteFICOS

Evaluar la cineacutetica de crecimiento de la cepa Psilocybe cubensis en los

diferentes medios de cultivo sumergido mediante la cuantificacioacuten de

biomasa por medio de la metodologiacutea de peso seco

Evaluar el consumo de sustrato para los diferentes ensayos por medio de

teacutecnicas espectrofotomeacutetricas

Determinar la presencia de Psilocibina mediante el uso del reactivo de

Dragendorff

22

1 MARCO TEOacuteRICO

11 CONCEPTOS GENERALES DE HONGOS

Los hongos son organismos eucariotas que no contienen clorofila con nutricioacuten

por absorcioacuten generalmente con reproduccioacuten sexual y asexual el cuerpo

consiste generalmente de filamentos ramificados con pared celular quitinosa

(Miles y Chang 1999)

Constituyen uno de los grupos de organismos maacutes importantes para la vida del

hombre ya que son los responsables de gran parte de la descomposicioacuten de la

materia orgaacutenica aumentando su disponibilidad en el suelo pueden ser

comestibles venenosos o psicotroacutepicos muchos son patoacutegenos otros producen

ciertas sustancias beneficiosas o intervienen en procesos de elaboracioacuten de

algunos comestibles (Miles y Chang 1999)

111 Hongos laminares (Agaricales)

El orden Agaricales tambieacuten conocido como Euagaricales es el mayor orden de

setas y hongos que incluye maacutes de la mitad de todas las especies conocidas de la

clase Homobasidiomycetes (Hibbett et al 1997 Hibbett y Thorn 2001) Maacutes de

9000 especies y alrededor de 350 geacuteneros se han atribuido a este orden que

contiene 26 familias (Kirk et al 2001) Un consenso de mayor nivel de

clasificacioacuten de los Agaricales ha sido difiacutecil de lograr debido a la competencia de

sistemas que restringen geacuteneros y familias (o incluso orden) de diferentes

maneras (Bas 1998 Juumllich 1981 Kirk et al 2001 Kuumlhner 1980 Singer 1986)

23

La base para la clasificacioacuten de los hongos fue construida por Fries (1874) quien

hizo hincapieacute en las caracteriacutesticas macroscoacutepicas como la textura del tallo la

separacioacuten de los filamentos (laminas) presencia o ausencia de velo y color de las

esporas

Posteriormente dividioacute los hongos Agaricales en varias especies de acuerdo al

color de las esporas depositadas las cuales pueden ser de color blanco rosado

marroacuten puacuterpura ndash marroacuten y negro El sistema macroscoacutepico de Fries que

reconocioacute inicialmente 12 geacuteneros de hongos carnosos que forman los hongos es

taxonoacutemicamente praacutectico Eacuteste fue relativamente invariable hasta que Fayod

(1989) estudioacute la anatomiacutea y las caracteriacutesticas microscoacutepicas de muchos

Agaricales reconociendo 108 geacuteneros (Arora 1986)

Al igual que todas las setas los hongos laminares son faacutebricas de esporas

creados con el uacutenico propoacutesito de fabricar esporas microscoacutepicas para dejarse

llevar por las corrientes de aire y con suerte caer en un lugar adecuado en la

tierra para germinar y comenzar un nuevo organismo Las probabilidades de que

cualquier individuo que tiene esporas de este tipo tenga suerte son tan bajas que

el hongo produce millones de esporas para compensar esto En las laacuteminas se

encuentran numerosas esporas las cuales aumentan considerablemente el

nuacutemero de esporas que el hongo puede producir Ambos lados de cada laacutemina

estaacute cubierta con esporas microscoacutepicas (Kuo 2007) A continuacioacuten se muestra

de manera ilustrativa en la figura 1 las laacuteminas que poseen los hongos Agaricales

en las cuales se da la formacioacuten de las esporas

Figura 1 Hongo Agaricales (Laminar) (Kuo 2007)

24

12 MEDIOS DE CULTIVO

Uno de los sistemas maacutes importantes para la identificacioacuten de microorganismos es

observar su crecimiento en sustancias alimenticias artificiales preparadas en el

laboratorio El material alimenticio en el que crecen los microorganismos es el

medio de cultivo (Garciacutea 1995)

Para que los microorganismos crezcan adecuadamente en un medio de cultivo

artificial eacuteste debe reunir una serie de condiciones como lo son temperatura

grado de humedad y presioacuten asiacute como un grado correcto de acidez o alcalinidad

Un medio de cultivo contiene los nutrientes y factores de crecimiento necesarios

para que el microorganismo se desarrolle correctamente y debe estar exento de

cualquier tipo de microorganismo que pueda generar contaminacioacuten (Garciacutea

1995)

121 Tipos de medios de cultivo

En la actualidad existen diversos tipos de medio de cultivo si se centra en la

composicioacuten eacutestos pueden ser medios sinteacuteticos que contienen fuente de

carbono fuente de nitroacutegeno sales que suplan los iones y demaacutes elementos tales

como estimuladores del crecimiento medios complejos que contienen ingredientes

tales como extracto de levadura peptona infusioacuten de cerebro etc ricos en

nutrientes medios de enriquecimiento siendo estos complejos con aditivos

adicionales para favorecer asiacute al crecimiento y desarrollo de determinados

microorganismos medios selectivos los cuales son disentildeados para favorecer el

crecimiento especiacutefico de un microorganismo determinado o un grupo

microbiano medios diferenciales que proporcionan la distincioacuten microbiana de una

mezcla por sus propiedades diferenciales de crecimiento en dichos medios

medios de mantenimiento siendo disiacutemiles de los de crecimiento oacuteptimo por el

25

crecimiento raacutepido y proliacutefico que deriva en la muerte raacutepida de las ceacutelulas (Garciacutea

1995)

Atendiendo a su estado los medios de cultivo pueden presentarse como medios

sumergidos y medios soacutelidos que contienen agar que gelifica por debajo de 45

degC y cuya concentracioacuten en su uso es de 15 y medios semisoacutelidos que contiene

un agar a una concentracioacuten de 07 (Garciacutea 1995)

121 Medio sumergido

Debido a que cultivar el cuerpo fructiacutefero toma varios meses y se dificulta el control

de calidad del producto final porque se estaacute sujeto a los cambios permanentes del

clima y las plagas se ha empleado la metodologiacutea de medio sumergido la cual es

una alternativa muy prometedora para la produccioacuten eficiente del micelio y de los

metabolitos (Lindequist y Niedermeyer 2005)

Dicha forma es la mejor para producir extraer y purificar metabolitos de un cultivo

de hongo ya que facilita una mayor produccioacuten de biomasa en menor tiempo y

de mayor calidad que el cultivo en medio soacutelido ademaacutes facilita la dispersioacuten y

adaptacioacuten del hongo y reduce los vectores de contaminacioacuten De igual forma un

cultivo de esta iacutendole es la opcioacuten maacutes viable si se quiere escalar procesos

fermentativos en aras de desarrollar mercados como en este caso el de

metabolitos medicinales (Navarro et al 1998)

A su vez el uso de cultivo sumergido puede beneficiar la produccioacuten de muchos

metabolitos secundarios y disminuir los costos de produccioacuten por reducir las

labores que involucran los meacutetodos de etapas soacutelidas (Domiacutenguez y Webb 2003)

Los metabolitos bioactivos de los hongos pueden ser potencialmente producidos a

nivel industrial mediante el uso de la metodologiacutea de cultivo sumergido pero el

26

eacutexito a escala comercial depende del costo comparado con la tecnologiacutea existente

y la ventaja econoacutemica que la industria puede ver usando este meacutetodo El uso de

la tecnologiacutea puede ser facilitada por el aumento en el rendimiento de la

produccioacuten y el desarrollo del sistema (Hwang et al 2004)

El cultivo de hongos sumergidos se caracteriza por un aumento en la viscosidad

del caldo con el tiempo debido a uno o maacutes factores tales como el aumento de la

concentracioacuten de ceacutelulas los cambios de la morfologiacutea del crecimiento o la

produccioacuten de productos extracelulares que alteran el caraacutecter reoloacutegico de la

cultura del liacutequido El aumento en la viscosidad puede ser visto como un fenoacutemeno

indeseable pero inevitable ya que causan dificultades en el suministro de oxiacutegeno

en la eliminacioacuten de dioacutexido de carbono y en posibles problemas de agitacioacuten

(Hwang et al 2004)

13 ALCALOIDES

131 Generalidades

La diversidad estructural y la variedad en la actividad bioloacutegica hacen de los

alcaloides como tambieacuten de los antibioacuteticos los grupos maacutes importantes entre las

sustancias naturales de intereacutes terapeacuteutico (Paris y Hurabielle 1981)

Se han aislado principalmente en plantas superiores y se han encontrado en maacutes

de 100 familias de Faneroacutegamas (aquellas plantas que se reproducen por semillas

producidas en sus inflorescencias) Su actividad bioloacutegica a nivel del sistema

nervioso dio pie a las primeras investigaciones siendo los alcaloides las primeras

sustancias naturales estudiadas (Paris y Hurabielle 1981)

El teacutermino alcaloide propuesto por el farmaceacuteutico W Meissner en 1819 se aplicoacute

a los compuestos de origen vegetal con propiedades alcalinas este caraacutecter

baacutesico es debido a la presencia de nitroacutegeno amiacutenico en su estructura Los

27

alcaloides se pueden considerar como ―Un compuesto orgaacutenico de origen natural

nitrogenado derivados generalmente de aminoaacutecidos maacutes o menos baacutesico de

distribucioacuten restringida con propiedades farmacoloacutegicas importantes a dosis bajas

y que responden a reacciones comunes de precipitacioacuten (Paris y Hurabielle

1981)

132 Propiedades fisicoquiacutemicas

Los alcaloides tienen masas moleculares que variacutean entre 100 y 9000 gmol son

casi siempre incoloros son normalmente soacutelidos a temperatura ambiente a

excepcioacuten de los alcaloides no oxigenados Los alcaloides son poco solubles en

agua gracias a su caraacutecter baacutesico dicho caraacutecter se debe al par de electrones

libres del nitroacutegeno (Paris y Hurabielle 1981)

En la naturaleza se encuentran en forma de sales generalmente En las plantas

se consideraba que eran productos obtenidos durante la extraccioacuten y poco

solubles en disolventes tiacutepicos de extraccioacuten por su polaridad Son solubles en

disolventes orgaacutenicos como cloroformo etanol metanol acetato de etilo eacuteter

benceno En forma de sales son solubles en agua excepto las sales de berberina

(Paris y Hurabielle 1981)

Todos los alcaloides son activos a la luz polarizada Presentan una fluorescencia

caracteriacutestica bajo la luz UV o IR dando lugar a espectros caracteriacutesticos (Paris y

Hurabielle 1981)

133 Reconocimiento de los alcaloides

Las teacutecnicas de reconocimiento son basadas en la capacidad que tienen los

alcaloides en estado de sal (extractos aacutecidos) de combinarse con el yodo y

metales pesados como bismuto mercurio tungsteno formando precipitados se

28

utilizan reactivos generales para detectar alcaloides como reactivo de Wagner

reactivo de Mayer reactivo de Dragendorff reactivo de Hager reactivo de

Bertrand reactivo de Ehrlich y reactivo de Vitali-Morin (Paris y Hurabielle 1981)

134 Clasificacioacuten de los alcaloides

Habitualmente los alcaloides se han clasificado en funcioacuten de su estructura

distinguieacutendose principalmente los compuestos heterociacuteclicos de los no

heterociacuteclicos Actualmente existen varias formas de clasificarlos (Bruneton

1987) entre ellas se pueden distinguir

1341 Alcaloides alifaacuteticos

a Derivados de la ornitina (pirrolidinas tropaacutenicos pirrolizidiacutenicos)

b Derivados de la lisina (piperidinas quinolizidiacutenicos)

1342 Alcaloides de origen diverso

a Alcaloides terpeacutenicos y esteroidales

b Alcaloides diversos (purinas macrociclos etc)

1343 Alcaloides aromaacuteticos

a Derivados del aacutecido nicotiacutenico (piridinas)

b Derivados de la fenilalanina y tirosina (isoquinoleinas)

c Derivados del triptofano (indoacutelicos quinoleinas)

d Derivados de la histidina (imidazoles)

29

Alcaloides derivados del triptofano (Alcaloides Indoacutelicos)

Desde el punto de vista farmacoloacutegico ha habido mucho intereacutes sobre las bases

que contienen el nuacutecleo indoacutelico a raiacutez del descubrimiento de la actividad

alucinoacutegena del LSD asiacute como la actividad sedante de la reserpina aislada del

geacutenero Rauwolfia El auge del estudio fitoquiacutemico ocurrioacute en la deacutecada de los 60 y

se dirigiacutea principalmente a la familia Apocynaceae (Mercano y Hasegawa 1991)

Existen unos 800 alcaloides de este tipo distribuidos principalmente en la familia

Apocynaceae (geacuteneros Rauwolfia Aspidos-perma Strychnos y Vinca) menos

frecuentes en hongos y familias como Leguminoseae Malphigiaceae Rubiaceae y

Rutaceae donde los alcaloides presentan el grupo indoacutelico sencillo (Mercano y

Hasegawa 1991)

El triptofano es el precursor de estos alcaloides los cuales se clasifican en

triptaminas y en no triptaminas las triptaminas a su vez se subdividen en b-

carbolinas y en indoleninas y pueden ser triptaminas simples o triptaminas

complejas y estas pueden ser isopreacutenicas o no isopreacutenicas (Mercano y Hasegawa

1991) La figura 2 muestra la estructura quiacutemica del triptofano triptamina y sus

divisiones

Figura 2 Alcaloides derivados del Triptofano (Mercano y Hasegawa 1991)

30

Triptaminas simples

Las triptaminas simples juegan un importante papel en la cultura indiacutegena de

Ameacuterica por sus efectos alucinoacutegenos y extaacuteticos en sus ceremonias maacutegico

religiosas (Furst 1994) Se han encontrado en hongos alucinoacutegenos de

Mesoameacuterica del geacutenero Psilocybe Stropharia y Conocybe (―teonacatl o ―carne

de los dioses) usados por los indios Aztecas en sus ceremonias religiosas desde

hace maacutes de 1700 antildeos Se han encontrado en estos hongos los alcaloides

alucinoacutegenos la Psilocina y la Psilocibina que al ingerirlos produce diferentes

sensaciones auditivas y visuales relajacioacuten muscular depresiones y euforias

alternadas (Mercano y Hasegawa 1991)

La serotonina que juega un importante papel en la actividad neuronal se

encuentra tambieacuten en vegetales Se ha aislado en el pericarpio del banano el cual

seco cuando es fumado actuacutea como un alucinoacutegeno ligero (Seigler 1981)

De las glaacutendulas paroacutetidas del sapo comuacuten Bufo vulgaris se aiacutesla la bufotenina

derivado N-dimetilado de la serotonina que tambieacuten es el principio activo del Yopoacute

polvo de las semillas de Anadenanthera peregrina (Piptadenia peregrina)

Leguminoseae y especies del geacutenero Virola (Myristicaceae) que contiene tambieacuten

triptaminas son mezclados con cenizas e inhalados por medio de tubos de bambuacute

por los indiacutegenas del Orinoco en ceremonias maacutegico religiosas produciendo

alucinacioacuten e incoordinacioacuten motriz (Seigler 1981)

En la figura 3 se observan las estructuras de aquellos compuestos que estaacuten

clasificados como triptaminas simples

31

Figura 3 Triptaminas simples (Seigler 1981)

13 PSILOCIBINA Y PSILOCINA

La Psilocibina y la Psilocina son bioloacutegicamente sintetizadas en los hongos

pertenecientes a los geacuteneros de Psilocybe (Bigwood y Beug 1982 Wurst et al

1984)

La Psilocibina y la Psilocina se han identificado en todo el mundo en una variedad

de setas que son llamados hongos maacutegicos La ingestioacuten de pequentildeas

cantidades de alucinoacutegenos provoca el eacutextasis La actividad alucinoacutegena de la

Psilocibina es relativamente maacutes baja que la de la Psilocina Sin embargo la

Psilocibina se convierte faacutecilmente en Psilocina (componente activo principal) en

los sistemas bioloacutegicos Asiacute el desarrollo de un meacutetodo de determinacioacuten de la

Psilocibina es importante lo misma que la de la Psilocina (Kimie et al 2005)

La hidroacutelisis de la Psilocibina se consigue saturando con anhiacutedido carboacutenico una

solucioacuten acuosa de Psilocibina (para eliminar el oxiacutegeno del aire y calentaacutendola)

obteniendo asiacute una moleacutecula de 4hidroxi-dimetiltriptamina y una moleacutecula de aacutecido

fosfoacuterico (Mandrile et al 1984)

Como todos los faacutermacos derivados del indol estas sustancias han despertado

intereacutes porque se sospechoacute la posibilidad de que algunas de ellas se formen en el

32

organismo y que en ciertas psicosis especialmente en la esquizofrenia se

produzcan elevados niveles sanguiacuteneos que ocasionan algunos de los siacutentomas

(Mandrile et al 1984)

La figura 4 muestra la estructura quiacutemica de alcaloides como la Psilocibina y

Psilocina

Figura 4 Psilocibina y Psilocina (Mandrile et al 1984)

131 Antecedentes acerca de la obtencioacuten de Psilocibina y Psilocina

Una gran variedad de meacutetodos cromatograacuteficos para la determinacioacuten de

Psilocibina y Psilocina presentes en las incautaciones de hongos se han

publicado La cromatografiacutea de capa fina es utilizada debido a que eacutesta es muy

apropiada para la deteccioacuten de sustancias derivadas del triptofano (Brown et al

1972 Tanimukai 1967 Beug y Bigwood 1981) Aun asiacute meacutetodos que involucran

tanto la cromatografiacutea de alta eficiencia (HPLC) como la deteccioacuten fotomeacutetrica de

UV (Beug y Bigwood 1981 Wurst et al 1984 Borner y Brenneisen 1987 Perkal

et al 1980 Vanhaelen-Faestreacute y Vanhaelen 1984 Thomson 1980 White 1979

Sottolano y Lurie 1983) fueron establecidas y optimizadas para la cuantificacioacuten

de Psilocibina

Durante los uacuteltimos antildeos se han venido utilizando diferentes tipos de columna y

fase moacutevil con el fin de obtener la mayor cantidad posible de la sustancia de

intereacutes (Psilocibina)

33

En el antildeo 1981 en el instituto farmaceacuteutico de la Universidad de Oslo realizaron

una investigacioacuten con una columna de siacutelice con una fase moacutevil de metanol-nitrato

de amonio en donde no soacutelo se logroacute obtener Psilocibina y Psilocina sino tambieacuten

un nuevo producto conocido como beocistiacuten Se logroacute un porcentaje de separacioacuten

maacutexima de 75 ww (Christiansen et al 1981)

Asimismo en el antildeo 1984 en el instituto de microbiologiacutea de Amsterdam se

realizoacute un estudio con una columna C18 de siacutelice y una fase moacutevil de agua-etanol-

aacutecido aceacutetico de forma isocraacutetica en donde se obtuvo un porcentaje 025-115

y 002-016 de Psilocibina y Psilocina respectivamente en el hongo (Wurst

1984)

De igual manera en el antildeo 2003 en el instituto de ciencia policiaca en Japoacuten se

ejecutoacute la cromatografiacutea de alta eficiencia utilizando una columna C18 con una

fase moacutevil de aacutecido foacutermico de forma isocraacutetica y un detector de 220 nm un rango

de porcentaje de Psilocibina 014-042 wv en la capa mientras un 009-03

wv en el tallo (Tsujikawa et al 2003)

34

2 MATERIALES Y MEacuteTODOS

21 LOCALIZACIOacuteN

Las fermentaciones la medicioacuten del crecimiento micelial y la cuantificacioacuten del

consumo del sustrato y de proteiacutena se llevaron a cabo en el laboratorio de

Biotecnologiacutea de la Universidad EAFIT mientras que los anaacutelisis de cromatografiacutea

liacutequida de alta eficiencia (HPLC) se realizaron en el laboratorio de Quiacutemica

Instrumental de dicha Universidad

22 MICROORGANISMO DE ESTUDIO

La cepa del hongo Psilocybe cubensis (EAH01) con la cual se trabajoacute fue donada

por Joseacute Rodrigo Moreno Ingeniero del laboratorio de la Universidad Catoacutelica de

Oriente (UCO) La EAH01 permanece auacuten en el laboratorio de Biotecnologiacutea de la

Universidad EAFIT

Dicha cepa se cultivoacute en una caja Petri que conteniacutea Agar Extracto de Malta

(MEA) y se incuboacute a 30ordmC en una incubadora digital del laboratorio de

Biotecnologiacutea de la Universidad EAFIT La figura 5 representa una cepa de P

cubensis cultivada en medio soacutelido MEA

Figura 5 Psilocybe cubensis (EAH01) cultivada en medio soacutelido Agar Malta

35

23 COMPONENTES DEL MEDIO DE CULTIVO (FANG-ZHONG)

El medio sumergido utilizado para llevar a cabo las diferentes fermentaciones de

P cubensis fue el descrito por Fang-Zhong (2002) La tabla 1 muestra los

componentes de dicho medio y la concentracioacuten de cada uno de ellos Se destaca

que las fuentes de carbono utilizadas fueron glucosa y sacarosa usaacutendolas cada

una por separado para cada experimento y haciendo variaciones de

concentraciones de las mismas para los distintos ensayos

Tabla 1 Composicioacuten del medio de cultivo sumergido para evaluar el crecimiento micelial del P cubensis

Componentes Cantidad (gL)

Fuente de Carbono 30 ndash 50 - 70

Peptona 5

Extracto de levadura 5

KH2PO4 1

MgSO47H2O 05

Vitamina B1 005

24 PREPARACIOacuteN DE LOS DIFERENTES PREINOacuteCULOS DE P cubensis

EMPLEADOS PARA LAS FERMENTACIONES SUMERGIDAS

Con el propoacutesito de llevar a cabo cada uno de los ensayos fue necesario realizar

la preparacioacuten de un preinoacuteculo eacutesto con el fin de realizar un proceso de

adaptacioacuten del P cubensis al medio favoreciendo la disminucioacuten en cuanto a

tiempo (preferiblemente la eliminacioacuten de la aparicioacuten de un fase de latencia una

vez comenzada la fermentacioacuten)

La preparacioacuten de cada uno de los preinoacuteculos se realizoacute en 6 erlenmeyers de

1000 mL con 200 mL de medio cada uno los cuales fueron esterilizados a 120degC

por 15 minutos e inoculados con 4 discos de 5 mm aproximadamente de P

36

cubensis provenientes de la cepa previamente activada en Agar Malta durante 6

diacuteas Los erlenmeyers se llevaron a un agitador orbital por 6 diacuteas a 30ordmC y 100

rpm

25 PREPARACIOacuteN DE LOS MEDIOS DE CULTIVO Y LOS INOacuteCULOS DE P

cubensis UTILIZADOS PARA LAS FERMENTACIONES SUMERGIDAS

Una vez realizado el preinoacuteculo se procedioacute a preparar los medios de cultivo

utilizados para realizar los distintos experimentos de la siguiente manera se

prepararon medios que diferiacutean en la fuente de carbono (glucosa o sacarosa) y en

la concentracioacuten de la misma (30 gL 50 gL y 70 gL) teniendo asiacute un total de

seis fermentaciones Las demaacutes cantidades de los componentes del medio de

Fang-Zhong fueron las mismas que las usadas en el preinoacuteculo descritas en la

Tabla 1

En primer lugar se llevaron a cabo las tres fermentaciones de glucosa

preparando un total de 90 erlenmeyers (30 por cada concentracioacuten de azuacutecar por

duplicado) cada uno de los frascos conteniacutea 50 mL del medio en erlenmeyers de

250 mL e inoculados con 01 g de peso huacutemedo del preinoacuteculo aproximadamente

Los 90 frascos se llevaron durante 14 diacuteas a un agitador orbital a 100 rpm con una

temperatura de 30 degC

Posteriormente se llevaron a cabo las tres fermentaciones de sacarosa siguiendo

el mismo proceso descrito anteriormente para la glucosa

Una vez terminadas las fermentaciones de glucosa y sacarosa y realizados todos

los anaacutelisis correspondientes (generacioacuten de biomasa consumo de sustrato

consumo de proteiacutena y evaluacioacuten de la presencia de Psilocibina por medio de

cromatografiacutea liacutequida de alta eficiencia (HPLC)) se procedioacute a elegir la fuente de

carbono y concentracioacuten que mejores resultados arrojoacute tanto para la generacioacuten

37

de biomasa como para la produccioacuten del alcaloide con el fin de evaluarla

nuevamente adicionaacutendole un precursor (FA)

Para finalizar se procedioacute a preparar los medios con la fuente de carbono y la

concentracioacuten de la misma que arrojoacute mejores resultados es decir los ensayos

realizados con una concentracioacuten de 50 gL de glucosa adicionaacutendole al medio

FA a diferentes concentraciones correspondiente a valores de 05 gL 10 gL y

15 gL las demaacutes cantidades de los componentes remanentes del medio fueron

las mismas que las descritas anteriormente en la tabla 1

26 CUANTIFICACIOacuteN DEL CRECIMIENTO DE BIOMASA MEDIANTE LOS

MEacuteTODOS DE PESO HUacuteMEDO Y PESO SECO PARA CULTIVO

SUMERGIDO DE P cubensis

La cuantificacioacuten de biomasa para cada uno de los tratamientos se realizoacute usando

la metodologiacutea de peso huacutemedo y peso seco Para la cuantificacioacuten de biomasa

mediante el meacutetodo de peso huacutemedo se tomaron dos muestras provenientes de

cada erlenmeyer cada 24 horas las cuales fueron filtradas y pesadas con el fin de

obtener el valor de peso huacutemedo para cada tratamiento del P cubensis

Posteriormente la biomasa retenida en el papel filtro fue llevada a un secador que

se encontraba a una temperatura de 50ordmC durante 24 horas transcurrido el

tiempo la biomasa seca fue pesada con el fin de obtener datos de peso seco

Durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten se obtuvieron datos de peso huacutemedo y

peso seco por duplicado para cada una de las fermentaciones

27 AJUSTE DE LA CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO DE P cubensis AL

MODELO CINEacuteTICO LOGIacuteSTICO

Una vez realizada la recoleccioacuten de muestras para cada uno de los ensayos y su

posterior anaacutelisis se decidioacute modelar dichos datos mediante el modelo logiacutestico

38

(ecuacioacuten 1) el cual permite obtener variables cineacuteticas tales como la cantidad de

biomasa inicial (Xo) y la velocidad maacutexima de crecimiento (micromaacutex) para cada uno de

los tratamientos

Se decidioacute emplear el modelo logiacutestico ya que eacuteste muestra resultados maacutes reales

cuando se cultivan hongos debido a que su morfologiacutea es muy diferente a otros

microorganismos (pellets) dificultando la transferencia de masa (Bailey et al

1986)

Una vez linealizada la ecuacioacuten que describe dicho modelos se llega a la siguiente

expresioacuten

Ecuacioacuten 1 Ecuacioacuten linealizada del modelo logiacutestico

Posterior a la linealizacioacuten de la ecuacioacuten se procedioacute a graficar Ln ((XmaacutexX)-1)

vs tiempo con el fin de obtener como pendiente la velocidad maacutexima de

crecimiento (micromaacutex) y como intercepto el Ln ((XmaacutexXo)-1) el cual permitioacute la

obtencioacuten de la concentracioacuten inicial de biomasa

Obtenieacutendose asiacute los paraacutemetros cineacuteticos para cada ensayo correspondientes a

micromax y Xo

Se debe definir la concentracioacuten maacutexima de biomasa (Xmaacutex) para poder hallar los

paraacutemetros cineacuteticos mediante dicho modelo cabe aclarar que dicho valor se toma

de los resultados de biomasa adquiridos para cada uno de los ensayos mediante

la metodologiacutea de peso seco este valor variacutea para cada fermentacioacuten

Una vez ajustados los datos de cada tratamiento al modelo logiacutestico se procedioacute a

calcular de manera teoacuterica los valores de X (biomasa) que variacutea con el tiempo

39

teniendo en cuenta los paraacutemetros cineacuteticos arrojados mediante el modelo

logiacutestico utilizando la siguiente ecuacioacuten

Ecuacioacuten 2 Valores teoacutericos de biomasa en el tiempo

Estos valores de X teoacutericos obtenidos mediante la foacutermula anterior se grafican con

respecto a los valores de X obtenidos de manera experimental con el fin de

observar el ajuste del modelo logiacutestico a cada uno de los datos experimentales

28 EVALUACIOacuteN DEL CONSUMO DE SUSTRATO Y DEL CONSUMO DE

PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO

SUMERGIDO

Con el fin de evaluar el consumo de sustrato y proteiacutena por parte del P cubensis

durante las fermentaciones que conteniacutean glucosa en el medio se recolectaron

muestras cada 24 horas del liacutequido obtenido despueacutes de realizada la filtracioacuten de

la muestra que se utilizoacute para efectos de caacutelculo de peso seo dicho liacutequido

denominado sobrenadante fue almacenado a -4 degC Finalizadas cada una de las

fermentaciones se procedioacute a realizar el protocolo para evaluar el consumo de

sustrato para cada medio (Miller 1959) mediante el meacutetodo de DNS (Aacutecido

Dinitrosaliciacutelico) (Anexo 13) y el consumo de proteiacutenas mediante el meacutetodo de

LOWRY para cada fermentacioacuten (Anexo 15)

Para llevar a cabo la cuantificacioacuten de sustrato y proteiacutena en los distintos ensayos

fue necesario realizar las curvas de calibracioacuten correspondientes dichas curvas

con sus respectivos valores de concentracioacuten se muestran en los anexos 14 y 16

40

29 MEacuteTODO CUALITATIVO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE

ALCALOIDES (PSILOCIBINA) MEDIANTE EL USO DEL REACTIVO DE

DRAGENDORFF

Como se mencionoacute anteriormente el reactivo de Dragendorff es usado para

determinar de manera cualitativa la ausencia o presencia de alcaloides en una

muestra determinada Para llevar a cabo dicha prueba se recolectaron muestras

de la biomasa seca correspondientes a los diacuteas 12 13 y 14 de cada fermentacioacuten

las cuales fueron almacenadas a -4degC

Para determinar la presencia de Psilocibina se realizoacute el proceso descrito seguacuten

Musshoff et al (2000) el cual consistioacute en macerar cada una de las muestras de

biomasa hasta obtener un polvo fino luego se pesaron 10 mg de dicho polvo y a

esta cantidad se le agregoacute 1 mL de metanol Posteriormente una pequentildea

cantidad de esta mezcla se esparcioacute en un papel filtro en donde se le adicionoacute una

gota del reactivo de Dragendorff

Una vez realizada la prueba se dice que la muestra contiene presencia de

alcaloides si eacutesta presenta una coloracioacuten rojizo-amarilla

210 MEacuteTODO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE PSILOCIBINA

MEDIANTE CROMATOGRAFIacuteA LIacuteQUIDA DE ALTA EFICIENCIA (HPLC)

Una vez evaluada la presencia del alcaloide mediante el reactivo de Dragendorff

se procedioacute a determinar mediante el uso de cromatografiacutea liacutequida de alta

eficiencia (HPLC) la presencia de los alcaloides en la mezcla con sus respectivos

tiempos de retencioacuten para llevar a cabo la extraccioacuten de la Psilocibina se siguioacute el

meacutetodo descrito por Musshoff et al (2000) Para ello la muestra de biomasa

seca fue macera en un mortero hasta convertirla en un polvo fino Diez miligramos

41

de la muestra en polvo se extrajeron dos veces con 1 mL de metanol en un bantildeo

de ultrasonido durante 30 minutos Posterior a eacutesto se centrifugaron las muestras

a 3000 rpm durante 2 minutos el sobrenadante se depositoacute en un vial

independiente

El sobrenadante fue evaporado hasta sequedad bajo una corriente de nitroacutegeno

gaseoso Una parte de los residuos se disolvioacute en 200 microL de la fase moacutevil que

contiene HCOONH4 con una concentracioacuten 10 microM y un pH de 35

El equipo utilizado para realizar todos los anaacutelisis correspondientes a HPLC

cuenta con las siguientes caracteriacutesticas equipo Agient Technologies que consta

de una columna C18 de 46 mm 250 mm 5 mm con una fase moacutevil de

HCOONH4 con un flujo de 1 mLminuto un detector UV de 214 nm y una inyeccioacuten

de 20 μL y una temperatura de 25degC El experimento se corrioacute de modo isocraacutetico

con una fase moacutevil de agua 70 y HCOONH4 de 30

211 DETERMINACIOacuteN CUALITATIVA DE LA RESOLUCIOacuteN DEL

ALCALOIDE DE INTEREacuteS PARA LOS DIFERENTES ENSAYOS

Con el fin de determinar de manera cualitativa cuaacutel de los cromatogramas

arrojados mediante la teacutecnica de HPLC presentoacute mejor resolucioacuten del alcaloide

fue necesario realizar un supuesto acerca del tiempo de retencioacuten de la Psilocibina

durante la cromatografiacutea puesto que a pesar de haber contado con un

cromatograma (Tsujikawa et al 2003) (Anexo 18) y haber trabajado en las

mismas condiciones de eacuteste no se utilizoacute la misma fase moacutevil lo que puedo

generar variaciones en dicho tiempo Se asumioacute que el tiempo de retencioacuten varioacute

entre 62 y 72 minutos es decir entre este tiempo se encontroacute el pico de intereacutes

de la investigacioacuten

42

La eleccioacuten del criterio de pureza del compuesto de intereacutes se realizoacute observando

cuaacutel de los picos obtenidos muestra menor ruido es decir que a su alrededor no

tenga presencia de otros compuestos (Anexos 19 20 y 21)

212 DETERMINACIOacuteN PORCENTUAL DE COMPUESTOS PARA LOS

DIFERENTES ENSAYOS

La cuantificacioacuten de los compuestos se hizo mediante un porcentaje de aacuterea bajo

la curva debido a que no se contoacute con un estaacutendar interno

Para realizar dicho porcentaje se obtuvo la totalidad de las aacutereas presentes en el

perfil cromatograacutefico obtenido para las muestras de los diacuteas 12 13 y 14 de cada

fermentacioacuten y el porcentaje del aacuterea del metabolito de intereacutes la cual oscilaba

entre un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

En el momento de analizar los cromatogramas y de elegir el medio que mejor

resultados arrojoacute en cuanto a la produccioacuten de alcaloide se observoacute la resolucioacuten

del metabolito en cada una de las fermentaciones

213 CULTIVO SUMERGIDO DE P cubensis EN PRESENCIA DE FA

Despueacutes de haber elegido la fuente de carbono (glucosa) y su respectiva

concentracioacuten (50 gL) que mejores resultados arrojaron durante la investigacioacuten

se realizaron nuevamente fermentaciones del P cubensis en medio sumergido

(Fang-Zhong) donde la diferencia de estos medios con respecto a los

anteriormente utilizados radicoacute en la presencia de FA aminoaacutecido

Para dichas fermentaciones se contoacute con tres concentraciones diferentes de FA

(05 gL 1 gL 15 gL) realizadas por duplicado adicionalmente se montoacute

43

simultaacuteneamente con dichos ensayos las muestras correspondientes a los uacuteltimos

tres diacuteas de fermentacioacuten sin FA en el medio para efectos de comparacioacuten y asiacute

poder llevar a cabo un anaacutelisis estadiacutestico apropiado

Los datos obtenidos fueron analizados por medio de una ANOVA con el fin de

observar si existiacutean o no diferencias significativas en cuanto al crecimiento micelial

(concentracioacuten de biomasa) del P cubensis y asiacute poder determinar el medio que

mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten

214 DISENtildeO DE EXPERIMENTOS Y ANAacuteLISIS ESTADIacuteSTICO

El disentildeo estadiacutestico utilizado para realizar los anaacutelisis correspondientes a las

diferentes fermentaciones es un disentildeo factorial 23 Este estudio se basoacute en dos

factores que fueron las dos fuentes de carbono (glucosa y sacarosa) a su vez se

apoyoacute en tres niveles que fueron la variacioacuten en la concentracioacuten de las mismas

(30 gL 50 gL y 70 gL) De igual manera se fundamentoacute en dos variables de

respuesta el crecimiento micelial de P cubensis y el porcentaje de Psilocibina

presente en el microorganismo

Por medio del Software Statgraphics plus 51 se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico

basado en una ANOVA factorial Con ello se pretendioacute comparar estadiacutesticamente

los resultados de crecimiento micelial de biomasa (concentracioacuten) y produccioacuten de

Psilocibina para cada uno de los medios durante los 14 diacuteas de fermentacioacuten y en

especial en los uacuteltimos tres diacuteas de la misma puesto que durante este periacuteodo fue

evaluada la presencia del alcaloide

Es necesario hacer hincapieacute que para realizar dicha estadiacutestica fue necesario

ejecutar un estudio de normalidad el cual se comproboacute utilizando la graacutefica de

probabilidad normal a su vez se requirioacute un anaacutelisis de igualdad de varianza por

medio de una graacutefica de residuos Vs previsto con el fin de ver visualmente la

44

hipoacutetesis de la homocedasticidad todo ello con el fin de garantizar que la

investigacioacuten se comportoacute de forma normal Adicionalmente se contoacute con una

hipoacutetesis nula (Ho) y una Hipoacutetesis alterna (Ha) las cuales permitieron realizar las

conclusiones respectivas A continuacioacuten se enunciaraacuten cada una de eacutestas y los

paraacutemetros necesarios para dicho estudio

Ho Todas las medias son iguales es decir no existen diferencias

significativas entre los datos analizados

Ha Alguna de las medias es diferente lo que quiere decir que siacute existen

diferencias significativas

Paraacutemetro

Pvalor gt 005 Se acepta Ho

Pvalor le 005 Se rechaza Ho

45

3 RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

31 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P cubensis EN CULTIVO

SUMERGIDO (FANG-ZHONG) UTILIZANDO DIFERENTES FUENTES DE

CARBONO

Con el propoacutesito de evaluar el crecimiento micelial del P cubensis en medio

sumergido durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten se recurrioacute al uso de

metodologiacuteas conocidas como peso huacutemedo y peso seco en dicho trabajo soacutelo se

exponen los datos arrojados por el meacutetodo de peso seco

A continuacioacuten se presentan cada una de las fermentaciones de acuerdo al tipo de

sustrato empleado en las mismas los respectivos valores de peso seco obtenidos

y los anaacutelisis pertinentes para cada uno de los casos

311 Crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de glucosa

Inicialmente se evaluaron tres concentraciones de glucosa en el cultivo de P

cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) correspondientes a 30 gL 50 gL y

70 gL siendo en este caso la glucosa la principal fuente de carbono del P

cubensis

A continuacioacuten se muestran los valores de peso seco obtenidos para cada una de

las concentraciones de glucosa utilizadas durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten

46

0

01

02

03

04

05

06

07

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

ma

sa (g

L)

Tiempo (diacuteas)30gL 50gL 70gL

Graacutefico 1 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando tres diferentes concentraciones de

glucosa como fuente de carbono (Peso seco)

Del graacutefico 1 se puede observar que no hubo evidencia de fase de latencia para

ninguno de los ensayos posteriormente se aprecia que el crecimiento de biomasa

aumentoacute con el tiempo para las diferentes concentraciones de glucosa empleadas

Analizando las fermentaciones que conteniacutean 50 gL y 70 gL de glucosa se

puede afirmar que ambas presentan un comportamiento similar mostrando una

fase exponencial hasta el diacutea 11 y una fase estacionaria hasta el diacutea 14 de la

fermentacioacuten mientras que la fermentacioacuten que conteniacutea 30 gL de glucosa no

presentoacute fase estacionaria la fermentacioacuten durante los 14 diacuteas se encontraba en

fase exponencial a pesar de que entre los diacuteas 8 y 11 el crecimiento de P

cubensis se mantuvo constante

Asimismo se puede observar que el crecimiento maacutes bajo en cuanto a

concentracioacuten de biomasa se generoacute en la concentracioacuten de 30 gL siendo eacuteste

de 048 gL mientras que en las concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa

los crecimientos maacuteximos fueron muy similares 055 gL y 062 gL

respectivamente

47

Lo dicho anteriormente se ratifica una vez analizados los resultados obtenidos

estadiacutesticamente donde se obtuvo un P-valor igual a cero indicando que existen

diferencias significativas en cuanto al crecimiento micelial de biomasa

(concentracioacuten de biomasa durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten) El graacutefico 2

ilustra la presencia de dos grupos homogeacuteneos lo que indica que las

concentraciones de 50 gL y 70 gL no tienen diferencias significativas del

crecimiento micelial entre cada una de ellas mientras que la concentracioacuten de 30

gL siacute presenta dichas diferencias significativas con respecto a las dos

concentraciones anteriores (Anexo 1)

Con todo eacutesto se expone que la concentracioacuten de glucosa de 50 gL es la que se

eligioacute debido a que es maacutes econoacutemico utilizar 50 gL de glucosa que 70 gL

Tratamientos con diferentes concentraciones de glucosa

Media 30 gL glucosa (a) 022

Media 50 gL glucosa (b) 032

Media 70 gL glucosa (b) 034

a

bb

0

005

01

015

02

025

03

035

04

045

Co

nce

ntr

acioacute

n b

iom

asa

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 2 Crecimiento micelial de P cubensis en cultivo sumergido bajo tres concentraciones de glucosa

48

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute glucosa

como fuente de carbono

Una vez realizada la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

(Fang-Zhong) usando diferentes concentraciones de glucosa se procedioacute a

ajustar los datos obtenidos al modelo logiacutestico Los crecimientos maacuteximos de

biomasa obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco para cada uno de los

ensayos fueron 048 gL 065 gL y 062 gL para concentraciones de 30 gL 50

gL y 70 gL de glucosa respectivamente La tabla 2 muestra los paraacutemetros

cineacuteticos obtenidos mediante el modelo para cada una de las concentraciones

Tabla 2 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando glucosa como fuente

de carbono

30gL 50gL 70gL

microx (diacutea-sup1) 016 microx (diacutea-sup1) 017 microx (diacutea-sup1) 015

micromax (diacutea-sup1) 027 micromax (diacutea-sup1) 035 micromax (diacutea-sup1) 034

X0 (gL) 005 X0 (gL) 008 X0 (gL) 008

R2 096 R2

092 R2 085

De la tabla 2 se puede observar que la concentracioacuten inicial de biomasa (Xo)

estuvo muy cercana para cada una de las concentraciones de glucosa utilizadas

Para 30 gL de glucosa la velocidad maacutexima de crecimiento (micromax) fue mucho

menor que la obtenida para 50 gL y 70 gL eacutesto pudo ser debido a que fue el

medio que menor cantidad de glucosa conteniacutea mientras que para las otras dos

concentraciones de glucosa la velocidad maacutexima de crecimiento fue similar

Al comparar las velocidades maacuteximas de las tres concentraciones de glucosa

utilizadas se evidencia que la fermentacioacuten que conteniacutea 50 gL presentoacute una

micromaacutex mayor correspondiente a 035 diacutea-1 esto sugiere que a mayores

concentracioacuten de glucosa (70 gL) puede ocurrir una inhibicioacuten por sustrato otro

49

criterio que afirma que dicha concentracioacuten fue la que mejores resultados arrojoacute de

las tres concentraciones de glucosa utilizadas para el crecimiento del P cubensis

en el medio de Fang-Zhong Ademaacutes se observa que este experimento fue el que

mayor velocidad especiacutefica de crecimiento presento siendo esta de 017 diacutea-1

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos utilizando la ecuacioacuten

descrita anteriormente en la metodologiacutea con el propoacutesito de observar que tanto

se ajustaron los valores de biomasa hallados experimentalmente con los valores

de biomasa teoacutericos arrojados por el modelo logiacutestico El graacutefico 3 muestra los

valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales con respecto al

tiempo

0

01

02

03

04

05

06

07

0 2 4 6 8 10 12 14

Biom

asa

(gL

)

Tiempo (diacutea)

X exp (30 gL) X exp (50 gL) X exp (70 gL)

X teoacuterico (30 gL) X teoacuterico (50 gL) X teoacuterico (70 gL)

Graacutefico 3 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico

graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes concentraciones de glucosa

Al observar el graacutefico 3 se puede notar que para los ensayos de 50 gL y 70 gL

de glucosa los valores de biomasa teoacutericos se encuentran un poco desfasados de

los valores de biomasa hallados de manera experimental mientras que para el

ensayo que conteniacutea 30 gL de glucosa se observa un buen ajuste de los datos

50

obtenidos experimentalmente al modelo logiacutestico La tabla 2 reitera lo dicho

anteriormente al exponer los valores de R2 los cuales explican la relacioacuten que

tienen los datos teoacutericos con los experimentales

312 Crecimiento micelial del P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de sacarosa

Una vez evaluado el crecimiento de biomasa usando glucosa como fuente de

carbono se procedioacute a evaluar el efecto que teniacutea el cambio de la fuente de

carbono por sacarosa en el crecimiento micelial del P cubensis en medio

sumergido

El graacutefico 4 muestra de manera ilustrativa como fue el crecimiento micelial del P

cubensis para cada una de las concentraciones de sacarosa utilizadas durante los

14 diacuteas mediante el meacutetodo de peso seco

0

01

02

03

04

05

06

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Biom

asa (

gL)

Tiempo (diacuteas)

30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 4 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando diferentes concentraciones de sacarosa

como fuente de carbono (Peso seco)

51

En el graacutefico 4 se puede observar que tanto para una concentracioacuten de 30 gL

como para 70 gL de sacarosa el hongo llega a su fase estacionaria cerca del

quinto diacutea de la fermentacioacuten mientras que para una concentracioacuten de 50 gL se

observa un comportamiento diferente puesto que el microorganismo tiene un

crecimiento exponencial hasta el diacutea 5 en donde entra a una etapa de transicioacuten o

estacionaria durante 3 diacuteas aproximadamente luego de la cual inicia nuevamente

su crecimiento de forma exponencial hasta llegar al diacutea 11 en donde siacute empieza

su fase estacionaria

Al igual que en las tres fermentaciones que conteniacutean glucosa en estas

fermentaciones de sacarosa se observa mediante el graacutefico anterior que no hubo

presencia de fase de latencia

El crecimiento maacuteximo de biomasa en cuanto a concentracioacuten lo presentoacute aquella

fermentacioacuten que conteniacutea 70 gL de sacarosa el cual fue de 057 gL seguida de

la de 50 gL con un crecimiento maacuteximo de biomasa de 045 gL y posteriormente

la concentracioacuten de 30 gL obtuvo un crecimiento maacuteximo de 026 gL

De acuerdo al anaacutelisis estadiacutestico que se realizoacute para cada una de las

fermentaciones se dedujo que las diferencias en cuanto al crecimiento micelial de

biomasa con respecto a la concentracioacuten de la misma son significativas entre

cada una de las fermentaciones es decir fue diferente la concentracioacuten de

biomasa obtenida cuando se trabajoacute con cada una de distintas concentraciones de

sacarosa Lo dicho anteriormente se muestra a traveacutes del graacutefico 5 (Anexo 2)

52

Tratamientos con diferentes concentraciones de sacarosa

Media 30 gL sacarosa (a) 02

Media 50 gL sacarosa (b) 032

Media 70 gL sacarosa (c) 043

a

b

c

0

02

04

Co

nce

ntr

acioacute

n b

iom

asa

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 5 Crecimiento micelial para tres diferentes concentraciones de sacarosa

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute sacarosa

como fuente de carbono

Una vez realizadas las cineacuteticas de crecimiento del P cubensis para cada

concentracioacuten de sacarosa empleada se procedioacute a ajustar los datos obtenidos al

modelo logiacutestico cabe recalcar que es necesario establecer los crecimientos

maacuteximos de biomasa obtenidos para cada uno de los ensayos los cuales fueron

026 gL 045 gL y 057 gL para concentraciones de 30 gL 50 gL y 70 gL de

sacarosa respectivamente

Una vez aplicado el modelo logiacutestico para cada tratamiento se obtuvieron valores

de velocidad maacutexima de crecimiento y biomasa inicial para cada concentracioacuten de

sacarosa utilizada en el medio los cuales se muestran en la tabla 3

53

Tabla 3 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando sacarosa como

fuente de carbono

30gL 50gL 70gL

microx (diacutea-sup1) 030 microx (diacutea-sup1) 014 microx (diacutea-sup1) 041

micromax (diacutea-sup1) 037 micromax (diacutea-sup1) 042 micromax (diacutea-sup1) 067

X0 (gL) 01 X0(gL) 01 X0 (gL) 011

R2 061 R2 089 R2 095

De la tabla 3 se ratifica que se utilizoacute una concentracioacuten inicial de biomasa igual

para cada una de las fermentaciones aproximadamente 01 gL ademaacutes se

observa un aumento en la velocidad maacutexima de crecimiento con respecto a la

cantidad de sacarosa empleada es decir que el hecho de haber aumentado la

concentracioacuten de sacarosa en el medio favorecioacute el aumento en la velocidad

maacutexima de crecimiento del P cubensis siendo eacutesta mayor cuando se trabajoacute a una

concentracioacuten de 70 gL de sacarosa De igual manera se aprecia que el

tratamiento que conteniacutea 70 gL de sacarosa presentoacute una velocidad especiacutefica de

crecimiento mayor que los demaacutes siendo eacutesta de 041 diacutea-1

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos el graacutefico 6 ilustra los

valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales graficados con

respecto al tiempo

54

0

01

02

03

04

05

06

0 2 4 6 8 10 12 14

Bio

mas

a (g

L)

Tiempo (Diacutea)

X exp (30 gL) X exp (50 gL) X exp (70 gL)

X teoacuterico (30 gL) X teoacuterico (50 gL) X teoacuterico (70 gL)

Graacutefico 6 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes

concentraciones de sacarosa

Del graacutefico 6 se puede observar como los valores de biomasa experimentales se

ajustaron a los valores de biomasa teoacutericos arrojados por el modelo logiacutestico lo

que quiere decir la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

cuando se utilizoacute 70 gL se ajustoacute correctamente al modelo logiacutestico lo que se

corrobora en la tabla 2 gracias al valor obtenido para el R2 que indica la relacioacuten

de los datos teoacutericos con respecto a los experimentales Por otro lado para las

fermentaciones de 30 gL y 50 gL de sacarosa a pesar de parecer que

presentaron un buen ajuste al calcular la relacioacuten de los datos teoacutericos con

respecto a los experimentales (R2) se concluye que el ajuste no fue tan bueno

55

313 Comparacioacuten entre el crecimiento micelial de P cubensis en los

cultivos sumergidos utilizando glucosa y sacarosa como fuente de

carbono

Ahora bien es igualmente importante realizar un anaacutelisis comparativo entre ambas

fuentes de carbono empleadas con el fin de determinar si existen o no diferencias

significativas entre dichas fuentes de carbono

De acuerdo al anaacutelisis estadiacutestico se dice que existen diferencias significativas del

crecimiento micelial del P cubensis en cuanto al diacutea y la concentracioacuten de

sustrato empleado es decir concentracioacuten de glucosa y sacarosa (Anexo 3) pero

se observa claramente que no hay diferencias significativas de dicho crecimiento

con respecto al tipo de sustrato utilizado debido a que el P-valor arrojado por la

estadiacutestica fue de 01217 lo que sugiere que se debe utilizar la sacarosa gracias

a la disminucioacuten de costos que se generariacutean durante el proceso todo ello gracias

al costo de la sacarosa es inferior al de glucosa Sin embargo para elegir la fuente

de carbono que mejores resultados arrojoacute no soacutelo se basoacute en la cantidad de

biomasa producida sino que se procedioacute a examinar los barridos espectrales

arrojados por el anaacutelisis de HPLC con el fin de determinar la fuente de carbono

que mejor resolucioacuten mostroacute del alcaloide que en esta investigacioacuten fue glucosa a

una concentracioacuten de 50 gL

De igual manera el graacutefico 7 muestra las medias obtenidas mediante el anaacutelisis

estadiacutestico para las fermentaciones trabajadas con glucosa y sacarosa Aun asiacute

es necesario hacer hincapieacute que eacuteste no es el criterio principal para la obtencioacuten

del medio que mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten por lo tanto se

deben seguir realizando los diferentes anaacutelisis descritos anteriormente en este

trabajo

56

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y

sacarosa)

Media para glucosa (a) 029

Media para sacarosa (a) 032

aa

0

01

02

03

Conc

entr

acioacute

n bi

omas

a (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 7 Crecimiento micelial para dos diferentes fuentes de carbono (glucosa y sacarosa)

314 Crecimiento micelial del P cubensis en cultivo sumergido utilizando

glucosa y fenilalanina en el medio

Se decidioacute realizar un uacuteltimo ensayo acerca del efecto que teniacutea la adicioacuten de un

aminoaacutecido llamado Fenilalanina (FA) al medio Fang-Zhong sobre la produccioacuten

del alcaloide y por ende sobre la generacioacuten de biomasa

Debido a los anaacutelisis realizados anteriormente se concluyoacute que la mejor fuente de

carbono fue la glucosa a una concentracioacuten de 50 gL De la misma manera que

en los numerales anteriores se evaluoacute la cineacutetica del crecimiento micelial del P

cubensis mediante los meacutetodos de peso huacutemedo y peso seco Las mediciones

fueron realizadas por duplicado y promediadas para la fuente de carbono elegida

(glucosa 50 gL) y las diferentes concentraciones de FA en el medio

correspondientes a 05 gL 1 gL 15 gL con el fin de encontrar el medio que

mejores resultados arrojoacute en cuanto a crecimiento micelial y generacioacuten del

57

alcaloide de intereacutes Los datos obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco se

muestran en el graacutefico 8

Cabe resaltar que junto con las tres fermentaciones de 05 gL 10 gL y 15 gL

de FA se montaron a su vez seis muestras correspondientes a los diacuteas 12 13 y

14 de la fermentacioacuten que conteniacutea 0 gL de FA eacutesto con el propoacutesito de analizar

los datos de manera estadiacutestica y poder hacer comparaciones con respecto a la

generacioacuten de biomasa y a la produccioacuten del alcaloide de intereacutes ambas medidas

con respecto a la concentracioacuten

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

11

12

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Biom

asa

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 8 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando diferentes concentraciones de FA y 50

gL de glucosa como fuente de carbono (Peso seco)

Al analizar el graacutefico 8 es decir el crecimiento micelial (concentracioacuten de

biomasa) seguacuten la concentracioacuten de FA en el tiempo se puede notar que no hubo

presencia de fase de latencia para ninguna de las concentraciones de FA

utilizadas ademaacutes el crecimiento de biomasa en cada caso se aprecia de manera

58

muy similar llegando los tres ensayos a la fase estacionaria el diacutea 12 de la

fermentacioacuten

Observando el graacutefico 8 se puede identificar que el mayor contenido de biomasa

fue de 108 gL obtenida el diacutea 13 para una concentracioacuten 10 gL de FA para

concentraciones de 05 gL y 15 gL de FA la concentracioacuten maacutexima de biomasa

fue 106 gL y 101 gL respectivamente Auacuten asiacute al considerar los resultados

obtenidos se puede ratificar que es indiferente la cantidad de FA necesaria para

obtener concentracioacuten de biomasa por ende se decide que el medio que mejores

resultados arrojoacute fue el que conteniacutea 05 gL FA debido a que fue la

concentracioacuten de FA que mejor resolucioacuten del alcaloide presentoacute paraacutemetro

observado mediante los cromatogramas obtenidos del anaacutelisis de HPLC (Anexos

19 20 y 21) y ademaacutes porque con dicha cantidad los costos de la materia prima

seriacutean menores Cabe resaltar que el uso de FA generoacute un aumento significativo

duplicando la produccioacuten de biomasa por lo tanto se testifica que siacute hubo

duplicacioacuten en cuanto a la concentracioacuten de biomasa en los medios que conteniacutea

FA con respecto a los medios que no conteniacutean FA se dice entonces que a su

vez se podriacutea haber generado mayor cantidad de Psilocibina en los medios que

teniacutean FA ya que dicho alcaloide se produce de manera intracelular por tal

razoacuten al aumentar la cantidad de biomasa en el medio se aumenta la cantidad de

dicho alcaloide

De igual manera se analizaron los datos estadiacutesticamente y se llegoacute a apreciar

que no existen diferencias significativas en cuanto a la produccioacuten de biomasa y la

cantidad de FA utilizada en el medio Del mismo modo al analizar la tabla de

contrastes muacuteltiple de rangos se reitera que siacute existen diferencias significativas

entre el crecimiento micelial de biomasa (concentracioacuten de biomasa) en el tiempo

cuando se trabajoacute con FA o sin eacuteste Eacutesto se puede observar en el graacutefico 9

(Anexo 4)

59

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 032

Media 05 gL FA (b) 065

Media 10 gL FA (b) 066

Media 15 gL FA (b) 069

a

b b b

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

Conc

entr

acioacute

n bi

omas

a (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 9 Crecimiento micelial para glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y tres diferentes concentraciones de FA

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute 50 gL de

glucosa como fuente de carbono y diferentes concentraciones de FA

En primer lugar se fijaron los valores de crecimiento maacuteximo de biomasa para

cada una de las concentraciones obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco con

el fin de hallar los paraacutemetros cineacuteticos mediante el modelo logiacutestico Los

crecimientos maacuteximos de biomasa obtenidos fueron los siguientes 106 gL 108

gL y 101 gL para concentraciones de 05 gL 10 gL y 15 gL de FA

respectivamente y 50 gL de glucosa

Una vez realizado el modelo logiacutestico para cada tratamiento se obtuvieron los

valores de velocidad maacutexima de crecimiento y concentracioacuten de biomasa inicial

para cada ensayo los cuales se muestran en la tabla 4

60

Tabla 4 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando 50 gL de glucosa

como fuente de carbono y diferentes concentraciones de FA

05gL 10gL 15gL

microx (diacutea-sup1) 018 microx (diacutea-sup1) 012 microx (diacutea-sup1) 012

micromax (diacutea-sup1) 045 micromax (diacutea-sup1) 035 micromax (diacutea-sup1) 044

X0 (gL) 01 X0 (gL) 017 X0 (gL) 016

R2 095 R2 082 R2 088

Seguacuten los valores arrojados por el modelo logiacutestico que se encuentran

presentados en la tabla 4 se puede decir que se presentoacute una valor de biomasa

inicial similar para los tratamientos de 1 gL y 15 gL de FA mientras que para las

fermentaciones que conteniacutean 05 gL de FA se tiene una diferencia de un 50

aproximadamente Ademaacutes se puede observar que a la concentracioacuten de 05 gL

de FA es la que mayor velocidad maacutexima de crecimiento presenta siendo esta

045 diacuteamacrsup1 a su vez dicha concentracioacuten presentaacute la microx mayor correspondiente a

018 diacutea-1 Debido a eacutesto y al criterio de mejor resolucioacuten del alcaloide observado

en los anaacutelisis de HPLC (Anexos 19 20 y 21) se concluye que el medio que

mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten para la generacioacuten de biomasa

y la produccioacuten de la Psilocibina es 05 gL de FA y 50 gL de glucosa

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos el graacutefico 10 muestra

los valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales graficados con

respecto al tiempo

61

0

02

04

06

08

1

12

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Bio

mas

a (g

L)

Tiempo (Diacutea)

X exp (05 gL) X exp (10 gL) X exp (15 gL)

X teoacuterico (05 gL) X teoacuterico (10 gL) X teoacuterico (15 gL)

Graacutefico 10 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes

concentraciones de FA y 50 gL de glucosa

Se puede decir gracias al graacutefico 10 que los valores de biomasa experimentales

se ajustaron a los valores de biomasa teoacutericos hallados mediante el modelo

logiacutestico es decir la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

cuando se usaron diferentes concentraciones de FA en el medio se ajustoacute

correctamente al modelo logiacutestico esto se reitera con los valores de R2 mostrados

anteriormente en la tabla 4

32 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE

DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

La evaluacioacuten del consumo de sustrato durante la fermentacioacuten con respecto al

tiempo es de suma importancia puesto que eacuteste es el principal componente

limitante del crecimiento presente en el medio de cultivo

62

A continuacioacuten se analizaraacuten dichos consumos para los diferentes ensayos

321 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando diferentes concentraciones de glucosa

Una vez halladas las concentraciones de sustrato para cada una de las

fermentaciones que conteniacutean glucosa en el medio se procedioacute a graficar dichos

valores con respecto al tiempo

El graacutefico 11 ilustra los datos obtenidos sobre el consumo de sustrato de las tres

fermentaciones que conteniacutean glucosa y a su vez como se comportoacute el

crecimiento de biomasa para cada ensayo durante los 14 diacuteas de fermentacioacuten

0

01

02

03

04

05

06

07

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14B

iom

asa

(gL

)

Glu

cosa

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50GL 70 GL 30gL 50gL 70gL

Graacutefico 11 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de glucosa como

fuente de carbono

Al observar el graacutefico 11 se expone que el P cubensis consumioacute mayor cantidad

de glucosa cuando esta estaba a una concentracioacuten de 70 gL correspondiendo a

63

un porcentaje de 62 mientras que para 50 gL y 30 gL fue de 23 y 30

respectivamente

Comparando el consumo de glucosa en sus diferentes concentraciones con el

crecimiento micelial del hongo se puede observar que a una concentracioacuten de

glucosa de 30 gL no soacutelo se tuvo un menor consumo de sustrato sino que

tambieacuten se generoacute un menor crecimiento de biomasa Mientras que a

concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa a pesar de presentar diferencias

en cuanto al porcentaje de sustrato consumido el crecimiento micelial es similar

(no presenta diferencias significativas) lo que indica que el hongo no requiere

tanta concentracioacuten de glucosa para su crecimiento eacutesto se puede afirmar soacutelo

para este ensayo a estas condiciones

De igual manera en el graacutefico 11 al analizar la tendencia del consumo de

sustrato las concentraciones de glucosa de 50 gL y 70 gL presentan una

disminucioacuten notoria hasta el diacutea 11 para dicho consumo Esto se debe a que en

ese diacutea inicioacute la fase estacionaria del hongo en ambas fermentaciones en donde

el P cubensis requeriacutea alimento uacutenicamente para mantenerse y producir

metabolitos secundarios Mientras que para la concentracioacuten de glucosa de 30 gL

el consumo de glucosa fue muy poco a partir del quinto diacutea de la fermentacioacuten

esto se atribuye a que la cineacutetica de crecimiento micelial del P cubensis presentoacute

una fase estacionaria temprana entre los diacuteas 8 y 11 indicando que no necesitaba

consumir casi glucosa puesto que no estaba creciendo

322 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando diferentes concentraciones de sacarosa

Los datos obtenidos sobre el consumo de sacarosa para cada una de las

concentraciones utilizadas (30 gL 50 gL y 70 gL de sacarosa) durante los 14

diacuteas de la fermentacioacuten se muestran en el graacutefico 12 a su vez se ilustran en dicho

64

graacutefico el comportamiento del crecimiento micelial para cada ensayo durante los

14 diacuteas de fermentacioacuten para efectos de anaacutelisis

0

01

02

03

04

05

06

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Sac

aro

sa (g

L)

Tiempo (diacuteas)

30gL 50gL 70gL 30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 12 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de sacarosa como

fuente de carbono

Al observar el graacutefico 12 se puede decir que el P cubensis consumioacute mayor

cantidad de sacarosa cuando eacutesta estaba a una concentracioacuten de 70 gL en el

medio presentando un porcentaje de consumo del 49 mientras que para las

concentraciones de 50 gL y 30 gL de sacarosa se tuvo un porcentaje de

consumo de 24 y 37 Esto igual que en el consumo de glucosa se puede

deber a que al tener mayor concentracioacuten de sustrato en el medio el P cubensis

genera mayor afinidad por el mismo haciendo que dicho hongo se consuma

grandes cantidades de sacarosa durante el tiempo

Igualmente se observa que aproximadamente en el noveno diacutea de la

fermentacioacuten las tres diferentes concentraciones de glucosa (30 gL 50 gL y 70

65

gL) se mantienen casi constantes en el tiempo ello gracias a que en este diacutea el

hongo se encontraba en fase estacionaria en los tres ensayos

323 Comparacioacuten entre el consumo de sustrato de P cubensis en los

cultivos sumergidos con diferentes fuentes de carbono

Con el fin de identificar cuaacutel de las dos fuentes de carbono fue consumida en

mayor proporcioacuten por parte del P cubensis se procedioacute a realizar un anaacutelisis

estadiacutestico donde comparamos las dos fuentes de carbono empleados con

respecto al consumo de sustrato obtenido (concentracioacuten de glucosa y sacarosa

en cada uno de los medios) donde se consiguioacute un P-valor de 00811 con

respecto al tipo de sustrato lo que indica que no existen diferencias en cuanto al

consumo de sustrato y el tipo del mismo es decir es indiferente cuaacutel de los dos

sustratos (glucosa o sacarosa) se utilice para que se del consumo del mismo por

parte del P cubensis Observacioacuten que se reitera en la tabla de contraste muacuteltiple

que muestra que se trabajoacute como un grupo homogeacuteneo Igualmente el graacutefico 13

muestra las medias de consumo de sustrato (concentracioacuten durante los 14 diacuteas)

obtenidas mediante el anaacutelisis estadiacutestico y reitera que no existen diferencias

significativas con respecto al tipo de sustrato utilizado para el cultivo del P

cubensis en medio sumergido (Anexo 5)

66

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 3431

Media sacarosa (a) 3678

a

a

32

34

36

38

Co

nce

ntr

acioacute

n s

ust

rato

(g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 13 Consumo de sustrato para cada una de las fuentes de carbono utilizadas

Aun asiacute al comparar los graacuteficos 11 y 12 se puede observar un mayor consumo

de glucosa que de sacarosa lo que lleva a concluir que es mejor emplear la

primera (glucosa)

324 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando glucosa y fenilalanina en el medio

Los datos obtenidos acerca del consumo de sustrato durante los 14 diacuteas de la

fermentacioacuten para cada uno de los medios que conteniacutean 50 gL de glucosa y

diferentes concentraciones de FA (05 gL 1 gL y 15 gL) se muestran en el

graacutefico 14 De igual manera se ilustran en dicho graacutefico las cineacuteticas de

crecimiento micelial para cada una de las fermentaciones que teniacutean 50 gL de

glucosa y diferentes concentraciones de FA con el fin de realizar los anaacutelisis

pertinentes

67

0

02

04

06

08

1

12

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Glu

cosa

50

gL

+ F

A (g

L)

Tiempo (diacuteas)

05gL 10gL 15gL 05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 14 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando 50 gL de glucosa como fuente de carbono y

diferentes concentraciones de FA

Analizando el graacutefico 14 se puede decir que el consumo de glucosa durante el

tiempo fue igual para las fermentaciones que conteniacutea concentraciones de 1 gL y

15 gL de FA dichos consumos corresponde a valores de 23 mientras que

para el ensayo que teniacutea una concentracioacuten de 05 gL de FA el porcentaje de

consumo fue del 18 Asimismo se presentaron diferencias significativas en

cuanto al consumo de sustrato entre los diferentes ensayos

El graacutefico 15 expone las medias del consumo de sustrato (concentracioacuten) de cada

una de las muestras y las diferencias existentes entre ellas se evidencia que la

adicioacuten de FA disminuyoacute el consumo de glucosa ademaacutes que en los ensayos se

presentaron tres grupos homogeacuteneos diferentes En el primer grupo (a) que

contiene las fermentaciones del P cubensis con una concentracioacuten de 50 gL de

glucosa y en ausencia de FA se obtuvo una media de 356 gL la cual indica un

mayor consumo de sustrato Luego el segundo grupo (c) se compone de las

concentraciones de 1 gL y 15 gL de FA presentando una media de 413 gL y

de 426 gL respectivamente y el uacuteltimo grupo (b) corresponde a una

68

concentracioacuten de 05 gL de FA el cual presenta el menor consumo de glucosa al

exponer una media 466 gL

Seguacuten lo anterior y el graacutefico 15 se dice que siacute existieron diferencias significativas

en cuanto al consumo de sustrato (concentracioacuten durante los 14 diacuteas) en los

uacuteltimos tres diacuteas cuando se trabajo con FA y sin FA y a su vez se encontraron

diferencias significativas de la concentracioacuten de sustrato en el medio cuando se

teniacutea una concentracioacuten de FA correspondiente a 05 gL con relacioacuten a las otras

dos concentraciones de FA (10 gL y 15 gL) mientras que entre estas dos

uacuteltimas concentraciones de FA (10 gL y 15 gL) no se encontraron diferencias

significativas (Anexo 6)

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 3564

Media 05 gL FA (b) 466

Media 10 gL FA (c) 4131

Media 15 gL FA (c) 426

a

b c c

0

10

20

30

40

50

60

Conc

entr

acioacute

n su

stra

to (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 15 Consumo de sustrato para cada una de las concentraciones de FA utilizadas

69

33 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE

DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

Las fuentes de proteiacutena que posee el medio de Fang-Zhong son extracto de

levadura y peptona que representan una cantidad de 10 gL para cada ensayo

eacutesta cantidad se mantuvo constante para cada fermentacioacuten

Se evaluoacute el consumo de proteiacutena por parte del P cubensis durante los 14 diacuteas

de la fermentacioacuten para cada uno de los ensayos

A continuacioacuten se analizan los resultados obtenidos para cada uno de los

tratamientos

331 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de glucosa

Una vez se calcularon las concentraciones de proteiacutena en el medio para cada

ensayo se graficaron dichos valores con respecto al tiempo

El graacutefico 16 muestra como se comportoacute el consumo de proteiacutena con respecto al

tiempo para cada una de las tres concentraciones de glucosa utilizadas y a su vez

como se comportoacute el crecimiento de biomasa para cada ensayo durante los 14

diacuteas de fermentacioacuten

70

0

01

02

03

04

05

06

07

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Pro

tein

a (g

L)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50 GL 70 GL 30 gL Biomasa 50 gL Biomasa 70 gL Biomasa

Graacutefico 16 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de glucosa como

fuente de carbono

Analizando el graacutefico 16 se puede observar que el consumo de proteiacutena se dio

casi en su totalidad El ensayo que mayor consumo de proteiacutena presentoacute fue el

que conteniacutea 30 gL de glucosa arrojando un porcentaje de consumo del 98

mientras que las fermentaciones realizadas a concentraciones de 50 gL y 70 gL

de glucosa presentaron un porcentaje de consumo de proteiacutena del 91 y 90

respectivamente

Al enfocarnos en la relacioacuten existente entre el consumo de proteiacutena y el

crecimiento micelial del P cubensis se puede notar gracias al graacutefico 16 que la

relacioacuten es directamente proporcional debido a que el consumo de proteiacutena fue

permanente mientras el hongo se encontraba en fase exponencial es decir el P

cubensis necesitaba de la proteiacutena para aumentar su crecimiento mientras que en

el momento en que el microorganismo comenzoacute su fase estacionaria la

concentracioacuten de proteiacutena en el medio se mantuvo constante esto uacuteltimo soacutelo es

vaacutelido para concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa puesto que ambas

llegaron a la fase estacionaria

71

332 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de sacarosa

Una vez obtenidos los valores de consumo de proteiacutena para cada concentracioacuten

de sacarosa utilizada se precedioacute a graficarlos con respecto al tiempo dichos

datos se encuentran en el graacutefico 17 De igual manera en este graacutefico se

representa la cineacutetica de crecimiento de biomasa para el P cubensis de acuerdo a

las distintas concentraciones de sacarosa utilizadas

0

01

02

03

04

05

06

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Prot

eiacutena

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50 GL 70 GL 30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 17 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de sacarosa como

fuente de carbono

El graacutefico 17 ilustra el consumo casi en su totalidad de la proteiacutena para cada uno

de los tratamientos El ensayo que mayor consumo de proteiacutena presentoacute fue el

que conteniacutea 30 gL de sacarosa exponiendo un porcentaje de consumo del 89

mientras que las concentraciones de 50 gL y 70 gL de sacarosa arrojaron

porcentajes de consumo del 86 y 57 respectivamente

Ahora bien al analizar el crecimiento del P cubensis con respecto al consumo de

proteiacutena se evidencia claramente que el consumo disminuyoacute permanentemente

72

en el tiempo mientras el hongo se encontraban en estado exponencial indicando

el intereacutes del P cubensis por la proteiacutena siendo eacutesta utilizada por el mismo para

aumentar su tamantildeo y biomasa

Durante los diacuteas 4 y 10 las fermentaciones que conteniacutean concentraciones de 30

gL y 70 gL de sacarosa presentaron un alto consumo de proteiacutena a pesar de

que el P cubensis se encontraba en estos dos ensayos en fase estacionaria fase

en la cual no se requiere consumir grandes cantidades de sustrato puesto que el

hongo soacutelo necesitaba alimentarse para mantenerse o para producir productos no

ligados al crecimiento maacutes no para cambiar la cantidad de biomasa presente en el

medio Asimismo la concentracioacuten de 50 gL de sacarosa tambieacuten presentoacute un

alto consumo de proteiacutena durante los diacuteas 4 y 8 en donde se creiacutea estar en una

fase estacionaria temprana lo dicho anteriormente reitera una vez maacutes la afinidad

que el P cubensis presentoacute con respecto a las fuentes de proteiacutena usadas

333 Comparacioacuten entre el consumo de proteiacutena de P cubensis en los

cultivos sumergidos con diferentes fuentes de carbono

Con el fin de conocer cuaacutel de los dos tipos de sustrato empleado fue mayormente

consumido se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico

En el graacutefico 18 se ilustran las medias de consumo de proteiacutena (concentracioacuten)

arrojadas mediante el anaacutelisis estadiacutestico sobre el consumo de proteiacutena cuando se

utilizoacute glucosa o sacarosa en el medio y se evidencia que existen diferencias

significativas en cuanto a la concentracioacuten de proteiacutena en el tiempo en el medio

cuando se realizoacute el experimento con glucosa y cuando se utilizoacute sacarosa

arrojando asiacute dos grupos homogeacuteneos el primero (a) presenta una media de 465

gL mientras que el grupo dos (b) arroja un valor de media de 609 gL indicando

un menor consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en el medio sumergido

73

de Fang-Zhong cuando se utilizoacute sacarosa como principal fuente de carbono

(Anexo 7)

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 465

Media sacarosa (b) 609

a

b

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Conc

entr

acioacute

n pr

oteiacute

na (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 18 Consumo de proteiacutena para cada una de las fuentes de carbono utilizadas

334 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

glucosa y FA en el medio

Una vez se obtuvo la concentracioacuten de proteiacutena en el medio para cada

concentracioacuten de FA utilizada se precedioacute a graficar dichos valores con respecto

al tiempo los cuales se ilustran en el graacutefico 19 ademaacutes se muestran en dicho

graacutefico las cineacuteticas de crecimiento de biomasa para cada ensayo

74

0

02

04

06

08

1

12

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Pro

teiacuten

a (g

L)

Tiempo (diacuteas)

05 gL 1 gL 15 gL 05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 19 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando 50 gL de glucosa como fuente de carbono y

diferentes concentraciones de FA

De igual forma que para la fermentacioacuten que teniacutea 50 gL de glucosa en el medio

realizada anteriormente para dichos ensayos el consumo de proteiacutena fue

permanente y se dio casi en su totalidad El ensayo que mayor consumo de

proteiacutena presentoacute fue el que conteniacutea 05 gL de FA arrojando un porcentaje de

consumo del 86 aun asiacute el porcentaje de consumo arrojado por la fermentacioacuten

de 1 gL de FA fue del 84 indicando que no existen diferencias con respecto al

consumo de proteiacutena entre dichas cantidades de FA utilizadas Mientras que el

porcentaje de consumo para 15 gL de FA fue inferior presentando un valor del

72 De acuerdo a los resultados mencionados anteriormente se puede decir que

a mayor concentracioacuten de FA en el medio se presenta menor consumo de

proteiacutena por parte del P cubensis esto se puede afirmar uacutenicamente para los

resultados obtenidos durante esta investigacioacuten a ciertas condiciones

Analizando ahora la relacioacuten entre el consumo de proteiacutena y el crecimiento

micelial se puede ver que al igual que para los ensayos con glucosa a 50 gL se

75

tiene un consumo permanente mientras se estaacute en fase exponencial y una vez se

llega a la fase estacionario alrededor del diacutea 12 la concentracioacuten de proteiacutena en

el medio se estabilizoacute

A la hora de indagar los datos estadiacutesticamente se puede observar que no existen

diferencias significativas sobre el consumo de proteiacutena (concentracioacuten) en el

tiempo con respecto al tipo de sustrato pero al comparar los resultados con los

ensayos donde se antildeadioacute FA al medio se encontroacute que siacute existen diferencias

significativas Se crearon dos grupos homogeacuteneos el primero cuenta con glucosa

y sacarosa presentando medias (cantidad de proteiacutena en el medio) de 468 gL y

473 gL respectivamente mientras que el ensayo con FA se encuentra en otro

grupo en donde su consumo de proteiacutena fue menor presentando una media

(cantidad de proteiacutena en el medio) de 614 gL (Anexo 8)

Tratamientos con y sin FA

Media glucosa (a) 468

Media sacarosa Proteiacutena (a) 473

Media fenilalanina (b) 614

a a

b

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Co

nce

ntr

acioacute

n p

rote

iacutena

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 20 Consumo de proteiacutena para los ensayos con y sin FA

76

34 ESTUDIO CUALITATIVO DE LA PRESENCIA DEL ALCALOIDE

Posterior a las fermentaciones de glucosa sacarosa y glucosa 50 gL con FA y

los respectivos anaacutelisis se realizoacute un uacuteltimo anaacutelisis que a la vez fue el de mayor

relevancia a la hora de determinar cuaacutel de los medios fue el que mejores

resultados arrojoacute En primera instancia se utilizoacute el reactivo de Dragendorff como

indicador de alcaloide para analizar las muestras de los diacuteas 12 13 y 14 con el fin

de esclarecer la presencia de alcaloides (Anexo 17)

Una vez detectada la presencia de alcaloides gracias a la coloracioacuten naranja

presentada en las muestras se procedioacute a realizar la teacutecnica de HPLC con el fin

de hallar un porcentaje del compuesto de intereacutes basado en las aacutereas obtenidas

de los cromatogramas (asumiendo un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72

minutos)

341 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el

medio no conteniacutea FA

A la hora de analizar y confirmar cuaacutel fue el mejor ensayo de los experimentos

realizados se tuvo como criterio base determinar la fuente de carbono y su

respectiva concentracioacuten que mejor presencia del compuesto de intereacutes arrojoacute

supuesto a un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

Inicialmente al obtener los anaacutelisis estadiacutesticos se deduce que no existieron

diferencias significativas entre el aacuterea del pico de intereacutes con respecto a todos los

picos arrojados por el cromatograma y los factores estudiados (tipo de sustrato

diacutea de fermentacioacuten y concentracioacuten) puesto que se obtuvieron valores de P-valor

77

de 03310 09580 y 08336 respectivamente es decir no importa queacute tipo de

sustrato se utilice la produccioacuten de alcaloide no tendraacute variaciones (Anexo 9)

Al analizar el graacutefico 21 se puede observar que las medias de las aacutereas halladas

para los diferentes ensayos con glucosa y sacarosa no presentaron diferencias

significativas es decir pertenecen al mismo grupo homogeacuteneo (a) lo que ratifica

lo dicho anteriormente

Tratamiento de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 235916

Media sacarosa (a) 337147

a

a

0

7000

14000

21000

28000

35000

42000

Aacutere

a de

Com

pues

to

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 21 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para las dos fuentes de carbono

Por tal razoacuten fue necesario hacer un anaacutelisis cualitativo de los cromatogramas

obtenidos mediante HPLC el cual se basoacute en la forma del pico arrojado por la

teacutecnica La figura 6 ilustra dicho anaacutelisis

78

Buena resolucioacuten de pico Mala resolucioacuten de pico

(a) (b)

Figura 6 Cromatogramas de dos diferentes fermentaciones de P cubensis que ilustran el criterio de escogencia del mejor ensayo realizado (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

Primero fue necesario observar el tamantildeo del pico y posterior a eacutesto determinar

su resolucioacuten La figura 6 ilustra dos ejemplos el de 50 gL de glucosa el diacutea 13 y

50 gL de sacarosa el diacutea 14 mientras el primero muestra un pico grande y

definido la segunda fermentacioacuten ilustra un pico grande pero poco definido

indicando que en este caso no se resolvioacute correctamente el alcaloide es decir no

se logroacute una buena separacioacuten De esta manera se analizaron los diferentes

cromatogramas para los diacuteas 12 (Anexo 19) 13 (Anexo 20) y 14 (Anexo 21) de

cada fermentacioacuten arrojando diferencias entre los ensayos y llevando a la

conclusioacuten de que la fermentacioacuten que mejores resultados arrojoacute fue la que

conteniacutea 50 gL de glucosa

79

342 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el

medio conteniacutea FA

Despueacutes de realizada la fermentacioacuten con glucosa 50 gL y concentraciones de

FA de 05 gL 10 gL y 15 gL se procedioacute de igual manera que en el estudio sin

FA a evaluar cuaacutel de estas tres concentraciones de FA exhibioacute mejor resolucioacuten

del alcaloide

Inicialmente se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico el cual arrojoacute que no existen

diferencias significativas con respecto al aacuterea de pico que en este caso debido al

supuesto representa la Psilocibina y los diacuteas 12 13 y 14 de la fermentacioacuten

Mediante el graacutefico 22 se puede decir que en los uacuteltimos tres diacuteas de las

fermentaciones que conteniacutean FA en el medio no existen diferencias significativas

con respecto al alcaloide de intereacutes obtenido es decir en los tres se produjo el

alcaloide (Anexo 10)

Tratamientos de los uacuteltimos tres diacuteas de fermentacioacuten usando FA

Media diacutea 12 (a) 411758

Media diacutea 13 (a) 413401

Media diacutea 14 (a) 44860

a a a

0

10000

20000

30000

40000

50000

Aacutere

a Co

mpu

esto

Letras diferentes denotan diferencias significativas

Graacutefico 22 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos en los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten

con FA y glucosa

80

Igual que en numeral anterior fue necesario realizar anaacutelisis cualitativo para los

cromatogramas por ende se requirioacute observar el tamantildeo del pico y posterior a

eacutesto determinar su resolucioacuten

Buena resolucioacuten de pico Mala resolucioacuten de pico

(a) (b)

Figura 7 Cromatogramas de dos diferentes fermentaciones de P cubensis que ilustran el criterio de escogencia del mejor ensayo realizado (a) 05 gL

FA (b) 15 gL FA

La figura 7 ejemplifica el anaacutelisis realizado para la seleccioacuten del mejor ensayo

ejecutado Se tienen dos cromatogramas el de 05 gL de FA en el diacutea 13 y el de

15 gL de FA para el mismo diacutea

A todos los cromatogramas obtenidos para los diacuteas 12 (Anexo 19) 13 (Anexo 20)

y 14 (Anexo 21) se realizoacute el mismo anaacutelisis y se concluyoacute que la concentracioacuten

maacutes apropiada para la obtencioacuten de la los compuestos producidos por P cubensis

fue de 05 gL de FA debido a que eacuteste generariacutea una disminucioacuten en los costos

81

35 ESTUDIO PORCENTUAL (AacuteREA) DEL ALCALOIDE REALIZADO PARA

LOS DIFERENTES ENSAYOS

Se calculoacute el porcentaje de aacuterea correspondiente al pico que identificoacute que se

asumioacute como el correspondiente a la Psilocibina gracias a la suposicioacuten realizada

del tiempo de retencioacuten

A continuacioacuten se presentan los valores obtenidos y sus respectivos anaacutelisis para

cada tratamiento

351 Porcentaje de la Psilocibina (suposicioacuten) cuando el medio no conteniacutea

FA

Debido a que no se contaba con un estaacutendar de Psilocibina los resultados

mostrados en la tabla 5 se obtuvieron realizando un porcentaje con respecto a las

aacutereas bajo la curva arrojadas mediante el anaacutelisis de cromatografiacutea de alta

eficiencia (Anexos 19 20 y 21) En dichos anexos se encuentran resaltadas en

negrilla aquellas aeacutereas utilizadas

Tabla 5 Porcentaje de aacuterea hallado mediante HPLC para los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten con concentraciones de 30 gL 50 gL y 70 gL de glucosa

y sacarosa con un tiempo de retencioacuten de 62 y 72 minutos

Diacutea Glucosa

(gL)

Aacuterea

(compuesto

Tr= 62-72)

Sacarosa

(gL)

Aacuterea

(compuesto

Tr= 62-72)

12 30 60650 30 3664

12 50 7396 50 5857

12 70 4816 70 3415

13 30 702 30 2876

13 50 6815 50 4113

13 70 6733 70 5583

14 30 4824 30 2756

14 50 4821 50 2792

14 70 017 70 1429

82

A la hora de analizar los datos de la tabla 5 se puede observar que el mayor

porcentaje de aacuterea se obtuvo cuando se trabajoacute con glucosa como fuente de

carbono y concretamente a una concentracioacuten de 50 gL

Analizando los datos estadiacutesticamente no se obtuvieron diferencias significativas

en cuanto a la produccioacuten del compuesto (aacuterea) con respecto al tipo de sustrato

utilizado durante las fermentaciones es decir es indiferente si se utiliza glucosa o

sacarosa en el cultivo de P cubensis en medio sumergido de Fang-Zhong

El graacutefico 23 ilustra las medias (aacuterea) obtenidas para la produccioacuten de alcaloide en

las dos diferentes fuentes de carbono es decir glucosa y sacarosa exponiendo

un uacutenico grupo homogeacuteneo con medias (produccioacuten de alcaloide) de aacutereas de

219635 y 234391 para glucosa y sacarosa respectivamente (Anexo 11)

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 219635

Media sacarosa (a) 234391

a

a

2000

2100

2200

2300

2400

Aacuterea

Com

pues

to

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 23 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para cada una de las fuentes de carbono

utilizadas

Aun asiacute estudiando los graacuteficos de HPLC con el criterio mencionado

anteriormente es decir observando el tamantildeo del pico y su resolucioacuten del mismo

83

se observoacute claramente que la presencia del alcaloide (tiempo de retencioacuten

supuesto entre 62 y 72 minutos) fue mejor cuando se trabajoacute con glucosa a una

concentracioacuten de 50 gL debido que presenta el mejor pico

352 Porcentaje de aacuterea de compuestos presentes en P cubensis cuando

el medio conteniacutea FA

Con el fin de observar si la adicioacuten de FA al medio si arrojoacute mejores resultados en

cuanto a la produccioacuten del compuesto presente entre un rango de 62 y 72

minutos como tiempo de retencioacuten se procedioacute a calcular el porcentaje del aacuterea

de intereacutes de acuerdo a las aacutereas arrojadas para cada ensayo por medio del

anaacutelisis de HPLC Los datos obtenidos se ilustran a continuacioacuten en la tabla 6

Tabla 6 Porcentaje hallado mediante HPLC para los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten con concentraciones de 05 gL 10 gL y 15 gL de FA y 50 gL

de glucosa con un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

Diacutea

Glucosa

50 gL +

FA

Aacuterea

(compuesto

Tr=62-72)

12 0 4315

12 05 2931

12 1 6236

12 15 847

13 0 3257

13 05 7549

13 1 4790

13 15 2721

14 0 4822

14 05 3863

14 1 5801

14 15 2102

84

Al detallar la tabla 6 puede observarse que el ensayo que mayor porcentaje de

aacuterea arrojoacute fue el que conteniacutea 05 gL de FA arrojando su maacuteximo porcentaje

correspondiente a 755 el diacutea 13 Aun asiacute las diferencias existentes entre ellos

no fueron significativas

Ahora bien al analizarlos estadiacutesticamente se encontroacute que la produccioacuten del

alcaloide en presencia de FA presentoacute la misma tendencia que los ensayos

analizados anteriormente sin eacutesta pero gracias a que este aminoaacutecido duplico la

cantidad de biomasa y debido a que el compuesto de intereacutes se produce

intracelularmente se afirma que el uso de FA aumentoacute la generacioacuten del

compuesto evaluado (Anexo 12)

El graacutefico 24 presenta las diferentes medias en cuanto al porcentaje de aacuterea del

compuesto presente entre 62 y 72 minutos para los diferentes tratamientos de

glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y sus concentraciones respectivas de FA

Claramente se ve que soacutelo existe un grupo homogeacuteneo lo que reafirma que no

existen diferencias significativas de la produccioacuten con respecto a las

concentraciones de FA

85

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 3122

Media 05 gL FA (a) 2391

Media 10 gL FA (a) 2823

Media 15 gL FA (a) 2113

a

aa

a

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Aacutere

a Co

mpu

esto

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 24 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para cada una de las concentraciones de

FA utilizadas

Debido a que no se encontraron diferencias significativas en cuanto al porcentaje

de aacuterea obtenido mediante los cromatogramas se concluye que el mejor medio es

el que tiene como fuente de carbono glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y una

adicioacuten de 05 gL de FA puesto que genera una disminucioacuten en costos

86

CONCLUSIONES

No existen diferencias significativas en el crecimiento micelial de P

cubensis en medio sumergido Fang-Zhong cuando se trabaja con fuentes

de carbono glucosa y sacarosa sin embargo se decide trabajar con 50 gL

de glucosa puesto que eacuteste tiene una buena presencia de alcaloide y a su

vez una mejor produccioacuten de biomasa

La concentracioacuten de glucosa utilizada para el crecimiento de P cubensis

influye en el crecimiento micelial obteniendo concentraciones de biomasa

de 062 gL 055 gL y 048 gL para concentraciones de sustrato de 70 50

y 30 gL de glucosa siendo las dos primeras significativamente diferentes

con respecto a la de 30 gL

La concentracioacuten de sacarosa utilizada para el crecimiento de P cubensis

influye en el crecimiento micelial obteniendo concentraciones de biomasa

de 057 gL 045 gL y 026 gL para concentraciones de sustrato de 70 50

y 30 gL de sacarosa siendo significativamente diferentes entre ellas

La resolucioacuten de los picos obtenidos por RP-HPLC del extracto de P

cubensis fue mayor para las fermentaciones realizadas con una

concentracioacuten de 50 gL de glucosa lo que conllevoacute a utilizarlo al realizar

los ensayos que conteniacutean en el medio FA

La concentracioacuten de biomasa de P cubensis obtenida en cultivo sumergido

en medio Fang-Zhong con glucosa se duplicoacute con la adicioacuten de FA No

obstante no existen diferencias significativas entre las concentraciones de

FA utilizadas

87

El consumo de proteiacutena presentada por P cubensis en medio Fang-Zhong

fue casi del 100 mientras que el consumo de sustrato para el mismo

medio estuvo alrededor del 40

El consumo de sustrato durante el transcurso de las fermentaciones que no

conteniacutean FA en el medio no presentoacute diferencias significativas con

respecto a las dos fuentes de carbono utilizadas Mientras que en aquellas

fermentaciones donde se agregoacute FA al medio siacute existieron diferencias

significativas entre las fermentaciones de 15 y 1 gL de FA con respecto a

los ensayos realizados con 05 gL FA Sin embargo el P cubensis

consumioacute mayor cantidad de sustrato cuando el medio no conteniacutea FA

Se evidencioacute que el P cubensis consumioacute mayor cantidad de proteiacutena

cuando el sustrato utilizado en el medio fue glucosa y a su vez se detecto

que la adicioacuten de FA al medio tuvo como efecto la disminucioacuten en el

consumo de sustrato por parte del microorganismo

El consumo de sustrato y de proteiacutena tuvo un comportamiento similar

puesto que fue consumido permanentemente durante la fase exponencial

para cada uno de los tratamientos realizados es decir las concentraciones

de 30 gL 50 gL y 70 gL de glucosa y sacarosa como fuente de carbono y

de 05 gL 1 gL y 15 gL de FA teniendo como fuente de carbono glucosa

a una concentracioacuten de 50 gL mientras que en la fase estacionaria su

consumo se disminuyoacute permaneciendo casi constante

Despueacutes de realizados los estudios en cuanto a la produccioacuten del

compuesto presente entre 62 y 72 minutos para cada uno de los ensayos

no se evidenciaron diferencias significativas entre las dos fuentes de

carbono utilizadas (glucosa y sacarosa)

88

La adicioacuten del precursor llamado Fenilalanina (FA) al medio sumergido

Fang-Zhong para llevar a cabo el cultivo del P cubensis tuvo influencia en

cuanto a la produccioacuten de compuesto presente entre tiempo de retencioacuten de

62 y 72 minutos debido a que eacuteste duplicoacute la concentracioacuten de biomasa

en el medio se dice entonces que la produccioacuten aumentoacute al ser eacuteste de

produccioacuten intracelular

La resolucioacuten del compuesto presente entre el tiempo de retencioacuten de 62 a

72 minutos se obtuvo mejor en el ensayo que conteniacutea 05 gL de FA y al

saber que no existieron diferencias significativas en la produccioacuten en cuanto

al porcentaje de aacutereas obtenido con respecto a las demaacutes concentraciones

de FA se afirma que eacuteste es el medio que mejores resultados arrojoacute para

el crecimiento de P cubensis y la produccioacuten de Psilocibina

89

RECOMENDACIONES

Se sugiere observar el efecto que tiene la variacioacuten de las revoluciones a

las cuales se realizaron las fermentaciones para ver como variacutea el

crecimiento del P cubensis en medio sumergido Fang-Zhong con respecto

a dicho factor

Debido a que soacutelo se realizaron anaacutelisis sobre el crecimiento del P

cubensis en medio sumergido haciendo uso de dos sustratos diferentes

(glucosa y sacarosa) seriacutea recomendable realizar el mismo anaacutelisis para

otro tipo de sustrato como por ejemplo melaza por su bajo costo

Del mismo modo seriacutea apropiado realizar el estudio con otro tipo de

precursor y en otras concentraciones para ver la incidencia de eacuteste en el

comportamiento del hongo

Se recomienda realizar un escalamiento de dicho proceso en un biorreactor

con el fin de evaluar a mayor escala el crecimiento del P cubensis y la

produccioacuten del alcaloide

Debido a que la proteiacutena se comportoacute como el principal nutriente se sugiere

para una proacutexima investigacioacuten evaluar diferentes concentraciones de

proteiacutena en el medio

90

ANEXOS

Anexo 1 Anaacutelisis de varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa

Tabla 7 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa)

Tabla 8 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa)

91

Anexo 2 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con sacarosa

Tabla 9 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (sacarosa)

Tabla 10 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (sacarosa)

92

Anexo 3 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa y sacarosa

Tabla 11 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa y

sacarosa)

Tabla 12 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa y

sacarosa)

93

Anexo 4 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa 50 gL y FA

Tabla 13 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa 50 gL y

FA)

Tabla 14 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa

50 gL y FA)

94

Anexo 5 Anaacutelisis de varianza (ANOVA) para el consumo de sustrato en las

fermentaciones sin FA

Tabla 15 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Sustrato sin FA

Tabla 16 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Sustrato sin FA

95

Anexo 6 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de sustrato en las

fermentaciones con FA

Tabla 17 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Sustrato con FA

Tabla 18 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Sustrato con FA

96

Anexo 7 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de proteiacutena en las

fermentaciones sin FA

Tabla 19 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Proteiacutena sin FA

Tabla 20 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Proteiacutena sin FA

97

Anexo 8 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de proteiacutena en las

fermentaciones con FA

Tabla 21Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Proteiacutena con FA

Tabla 22 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Proteiacutena con FA

98

Anexo 9 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la produccioacuten de Psilocibina en

las fermentaciones sin FA

Tabla 23 Anaacutelisis de Varianza para la produccioacuten de Psilocibina sin FA

Tabla 24 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la produccioacuten de Psilocibina

seguacuten el Sustrato sin FA

99

Anexo 10 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la produccioacuten de Psilocibina en las fermentaciones con FA

Tabla 25 Anaacutelisis de Varianza para la produccioacuten de Psilocibina con FA

Tabla 26 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la produccioacuten de Psilocibina

seguacuten el diacutea con FA

100

Anexo 11 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la cuantificacioacuten porcentual de

Psilocibina en las fermentaciones sin FA

Tabla 27 Anaacutelisis de Varianza para la cuantificacioacuten de Psilocibina sin FA

Tabla 28 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la cuantificacioacuten de Psilocibina

seguacuten el tipo de sustrato sin FA

101

Anexo 12 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la cuantificacioacuten porcentual de

Psilocibina en las fermentaciones con FA

Tabla 29 Anaacutelisis de Varianza para la cuantificacioacuten de Psilocibina con FA

Tabla 30 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la cuantificacioacuten de Psilocibina

seguacuten la concentracioacuten con FA

102

Anexo 13 Determinacioacuten de consumo de azuacutecares por el meacutetodo de DNS

(Aacutecido Dinitrosaliciacutelico)

a DNS para glucosa

Pasos para preparar DNS

Disolver 16 gr de NaOH en agua destilada

Adicionar 30 gr de tartrato de Na y K

Aforar a 100 ml con agua destilada

Almacenar en frascos aacutembar a 4degC

Se debe mantener un stock de glucosa 4mgml y almacenarlo a 4degC A partir

de la solucioacuten de glucosa se preparan las soluciones para hacer la curva

patroacuten con las siguientes concentraciones (gL) 025 050 100 200 y 400

Procedimiento

Tomar 05 ml de cada dilucioacuten y agregar 05 ml de reactivo DNS

Preparar una muestra blanco por dilucioacuten de 05 ml de agua destilada a 05

ml de reactivo de DNS

Agitar todas las muestras

Colocar a ebullir las muestras en bantildeo mariacutea por cinco minutos

Enfriar con hielo

Adicionar 5 ml de agua destilada

Agitar y dejar en reposo 15 minutos

Leer en espectrofotoacutemetro a 540 nm

Realizar la curva Absorbancia Vs Concentracioacuten Debe tener un coeficiente

de correlacioacuten de 0991 a 0999

b DNS para sacarosa

Pasos para preparar DNS sacarosa

Preparacioacuten de la solucioacuten Standard stock de sacarosa (30 gL) tomar 30

gr de sacarosa anhiacutedrida grado reactivo con exactitud hasta la deacutecima de

mg disolver ajustar a aforo de 100 ml con agua desionizada empacar en

viales y almacenar en congelador

Preparacioacuten DNS pesar 16 gr de hidroacutexido de sodio grado reactivo 30 gr

de tartrato de sodio y potasio y disolverlos juntos con 50 ml de agua

103

desionizada aparte pesar 10 gr del DNS disolver con 30 ml de agua

desionizada agregar lentamente y con agitacioacuten la solucioacuten del DNS a la

solucioacuten de tartrato y NaOH anteriormente preparadas ajustar a 100 ml

filtrar envasar en frasco aacutembar y rotular con fecha de vencimiento incluida

(3 meses maacuteximo) mantener a la temperatura del laboratorio

Preparacioacuten del reactivo NaOH 10 N (500 ml) pesar con exactitud hasta

la deacutecima de mg 20 gr de NaOH grado reactivo por cada 500 ml de

solucioacuten disolver primero con 300 ml de agua desionizada y luego aforar a

500 ml envasar y rotular correctamente y mantener a la temperatura del

laboratorio

Preparacioacuten de HCL 10 (100 ml) tomar 27 ml de aacutecido clorhiacutedrico al

37 grado reactivo y aforar hasta 100 ml con agua desionizada envasar

rotular correctamente de acuerdo a la norma del laboratorio y almacenar a

la temperatura del laboratorio

Se debe mantener un stock de glucosa 30 gL y almacenarlo a 4degC A partir

de la solucioacuten de glucosa se preparan las soluciones para hacer la curva

patroacuten con las siguientes concentraciones (gL) 3 6 12 18 24 y 30

Procedimiento

Preparar en cada tubo (las soluciones de la curva patroacuten de sacarosa las

muestras problemas diluidas si es necesario y como blanco agua

desionizada) 100microl de solucioacuten

Adicionar 200 microl de HCL 10 a cada tubo y agitar todos los tubos en vortex

Llevar a ebullicioacuten por 10 minutos en bantildeo mariacutea precalentado a 95degC

Enfriar hasta temperatura ambiente raacutepidamente

Adicionar a cada tubo 1 ml de NaOH 10 N y agitar los tubos en vortex

Aparte tomar 05 ml de cada tubo en otros tubos rotulados y agregar 05 ml

del DNS

Agitar todas las muestras en vortex

Llevar a ebullicioacuten por 5 minutos en bantildeo mariacutea precalentado a 96degC

Enfriar hasta temperatura ambiente raacutepidamente

Adicionar 5 ml de H2O desionizada agitar en vortex y dejar reposar por 15

minutos

Leer en espectrofotoacutemetro a 540 nm

Realizar la curva Absorbancia Vs Concentracioacuten Debe tener un coeficiente

de correlacioacuten de 0991 a 0999

104

Anexo 14 Cineacutetica de Consumo de Sustrato

La cineacutetica de consumo de sustrato se realizoacute por el meacutetodo de Aacutecido

Dinitrosaliciacutelico (DNS) Los rangos de concentracioacuten y absorbancia para cada caso

se citan a continuacioacuten

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 02 a 12 gL

Absorbancia de 01234 a 06612

Ecuacioacuten Y = 19174x -00517 R2 = 09923

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron sacarosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 3 a 30 gL

Absorbancia de 00822 a 11112

Ecuacioacuten Y = 25983x + 04857 R2 = 09978

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa 50 gL como sustrato y FA

Concentracioacuten de 02 a 12 gL

Absorbancia de 0097 a 063

Ecuacioacuten Y = 18785x + 00019 R2 = 09986

105

Anexo 15 Determinacioacuten de consumo de proteiacutenas por el meacutetodo de LOWRY

Pasos para la preparacioacuten de LOWRY

Para obtener la curva estaacutendar de Albuacutemina se preparan 5 soluciones

patrones de Albuacutemina en NaCL al 09 (PV) de las siguientes

concentraciones 152 80 200 300 400 Pgml Si la concentracioacuten de

Proteiacutena total es menor de 500 Pgml se lee la absorbancia a 750 nm si

estaacute entre 1000 y 2000 Pgml se lee a 550nm

Se prepara un blanco que no lleva Albuacutemina y en su reemplazo se adiciona

0-5 ml de solucioacuten salina (NaCL) al 09 (PV) Se aplica el mismo

procedimiento que a las demaacutes muestras

Procedimiento

Servir en tubos de ensayo 05 ml de las soluciones patroacuten de Albuacutemina las

muestras problema y NaCL al 09 como blanco Deben estar marcados

para conservar el orden de concentraciones para la curva

Adicionar a cada tubo 05 ml de NaOH 2N y llevar al bantildeo Mariacutea

precalentado a 100degC por un tiempo de 10 minutos

Dejar enfriar hasta que alcance la Temperatura Ambiente

Agregar a cada tubo 5 ml de la solucioacuten complejante mezclar y dejar

reposar por 10 minutos

Adicionar 05 ml del reactivo de Folin-Ciocalteu 11 vortexiar durante 20

segundos

Reposar en un cuarto oscuro durante 30 minutos

Leer la absorbancia a 750 nm y con las soluciones patroacuten construir la

graacutefica Absorbancia Vs Concentracioacuten de Albuacutemina Seacuterica de Bovina

(BSA) con eacutesta se puede determinar la concentracioacuten de las muestras

problema interpolando el valor de la Absorbancia La curva estaacutendar debe

tener un coeficiente de correlacioacuten de 0991 a 0999

106

Anexo 16 Cineacutetica consumo de Proteiacutena

La cineacutetica de consumo de proteiacutena se realizoacute por el meacutetodo LOWRY Los rangos

de concentracioacuten y absorbancia para cada caso se citan a continuacioacuten

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00094 a 05382

Ecuacioacuten Y = 07427x ndash 00021 R2 = 09955

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron sacarosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00374 a 06178

Ecuacioacuten Y = 06567x ndash 00166 R2 = 09968

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa 50 gL como sustrato y FA

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00708 a 04647

Ecuacioacuten Y = 09814x ndash 00581 R2 = 09992

107

Anexo 17 Prueba de reactivo de Dragendorff

Preparacioacuten de reactivo de Dragendorff para alcaloides

Reactivo de Dragendorff se prepara mezclando 8 gr de nitrato de bismuto

pentahidratado en 20 ml de aacutecido niacutetrico al 30 con una solucioacuten de 272 g de

yoduro de potasio en 50 ml de agua Se deja en reposo por 24 horas se decanta y

se afora a 100 ml La presencia de alcaloides se detecta por la formacioacuten de un

precipitado naranja rojizo cuando se le adiciona esta reactivo a una solucioacuten aacutecida

de alcaloides De los precipitados lavados se puede recuperar los alcaloides con

una solucioacuten saturada de carbonato de sodio (Mercano y Hasegawa 1991)

La figura mostrada a continuacioacuten refleja la presencia del alcaloide debido a la

coloracioacuten amarillo-rojiza que eacutesta sufrioacute

Figura 8 Muestra de biomasa una vez analizada mediante el reactivo de Dragendorff

108

Anexo 18 Barrido Espectral para el Psilocybe cubensis

La metodologiacutea mencionada a continuacioacuten estaacute basada en artiacuteculo base

(Tsujikawa et al 2003)

El Sistema de HPLC consiste en un Shimadzu LC-10ordf Series Cromatografiacutea

Liacutequida equipada con un diodo SPD-M10A detector de red fija en 220nm La

separacioacuten cromatograacutefica ser realizoacute con una columna simeacutetrica C18 (21 mm a

150 mm 5mm Waters Assoc Milford EEUU

La fase moacutevil utilizada fue de 10 mm de formato de amonio-aacutecido foacutermico (955

VV) a un pH de 35 y bombeado a un caudal de 02 mlminuto

El perfil cromatograacutefico obtenido durante la investigacioacuten de Tsujikawa et al

(2003) se muestra en le figura 6 que aparece a continuacioacuten

Figura 9 Perfil cromatograacutefico (Tsujikawa et al 2003)

109

Anexo 19 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 12 de fermentacioacuten

Tabla 31 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 30gL glucosa y

30gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 2957 3837

Glucosa 30 6838 474753

Glucosa 30 9144 47256

Glucosa 30 9489 16822

Glucosa 30 10124 224349

Sacarosa 30 6538 143772

Sacarosa 30 7234 269458

Sacarosa 30 9721 33646

Sacarosa 30 11845 24384

(a) (b)

Graacutefico 25 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

110

Tabla 32 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 0524 319

Glucosa 50 6298 5991

Glucosa 50 7172 237042

Glucosa 50 9144 16387

Glucosa 50 10009 6077

Sacarosa 50 169 24011

Sacarosa 50 3105 28573

Sacarosa 50 6916 112166

Sacarosa 50 9136 4057

Sacarosa 50 9933 8821

Sacarosa 50 10398 13872

(a) (b)

Graacutefico 26 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

111

Tabla 33 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 7217 168598

Glucosa 70 9145 9977

Glucosa 70 997 80558

Sacarosa 70 6803 287387

Sacarosa 70 7517 131049

Sacarosa 70 7775 4434

Sacarosa 70 7871 77109

Sacarosa 70 823 96239

Sacarosa 70 9039 5114

Sacarosa 70 9778 25394

(a) (b)

Graacutefico 27 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

112

Tabla 34 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL y glucosa

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 0818 4722

Glucosa 50 05 2423 52579

Glucosa 50 05 3502 88765

Glucosa 50 05 6137 16009

Glucosa 50 05 6722 275258

Glucosa 50 05 733 226399

Glucosa 50 05 8339 65139

Glucosa 50 05 9101 36797

Glucosa 50 05 9815 130883

Glucosa 50 1 1105 743

Glucosa 50 1 2746 2701

Glucosa 50 1 4304 80304

Glucosa 50 1 6167 19649

Glucosa 50 1 6794 51753

Glucosa 50 1 8282 82997

Glucosa 50 1 9116 38659

Glucosa 50 1 9899 136953

Glucosa 50 15 1198 3313

Glucosa 50 15 2937 37875

Glucosa 50 15 4332 51079

Glucosa 50 15 614 25602

Glucosa 50 15 6737 668905

Glucosa 50 15 8209 107332

Glucosa 50 15 9602 38902

Glucosa 50 15 9752 139613

Diacutea 12

(a) (b)

(c)

Graacutefico 28 Cromatograma del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL

FA

113

Anexo 20 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 13 de fermentacioacuten

Tabla 35 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 30gL glucosa y

30gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 0225 1155

Glucosa 30 2847 699

Glucosa 30 4043 1038

Glucosa 30 6231 4994

Glucosa 30 6787 295182

Glucosa 30 7462 241146

Glucosa 30 9066 51836

Glucosa 30 10004 158746

Sacarosa 30 1734 135

Sacarosa 30 5838 1857

Sacarosa 30 6803 147867

Sacarosa 30 7305 30464

Sacarosa 30 7599 174643

Sacarosa 30 9107 8564

Sacarosa 30 9897 104278

(a) (b)

Graacutefico 29 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

114

Tabla 36 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 1408 13982

Glucosa 50 6949 331449

Glucosa 50 9012 25201

Glucosa 50 9936 27216

Sacarosa 50 1543 7293

Sacarosa 50 6813 437765

Sacarosa 50 9085 35897

Sacarosa 50 10049 184461

(a) (b)

Graacutefico 30 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

115

Tabla 37 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 70gL glucosa y

70gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 1456 3223

Glucosa 70 2985 2423

Glucosa 70 54 7586

Glucosa 70 6262 5149

Glucosa 70 7151 248331

Glucosa 70 9039 19346

Glucosa 70 9929 4906

Glucosa 70 11051 33698

Sacarosa 70 0437 342

Sacarosa 70 1428 812

Sacarosa 70 2948 2191

Sacarosa 70 5473 4854

Sacarosa 70 6286 5336

Sacarosa 70 6848 3649

Sacarosa 70 733 11383

Sacarosa 70 9073 1018

Sacarosa 70 9878 11072

Sacarosa 70 10267 18797

(a) (b)

Graacutefico 31 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 70 gL

glucosa (b) 70 gL sacarosa

116

Tabla 38 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL y glucosa

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 4067 22222

Glucosa 50 05 7379 55573

Glucosa 50 05 902 19513

Glucosa 50 05 9716 119261

Glucosa 50 05 1173 19427

Glucosa 50 1 0793 14776

Glucosa 50 1 2868 28537

Glucosa 50 1 6224 1206

Glucosa 50 1 6782 571299

Glucosa 50 1 8303 92665

Glucosa 50 1 9081 30371

Glucosa 50 1 9738 168959

Glucosa 50 1 11813 27921

Glucosa 50 15 0412 269

Glucosa 50 15 2482 14692

Glucosa 50 15 3486 91059

Glucosa 50 15 6039 6892

Glucosa 50 15 6627 216986

Glucosa 50 15 7216 260795

Glucosa 50 15 8112 65776

Glucosa 50 15 8888 19083

Glucosa 50 15 9497 37812

Glucosa 50 15 9839 65922

Glucosa 50 15 11655 7331

(a) (b)

(c)

Graacutefico 32 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL

FA

117

Anexo 21 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 14 de fermentacioacuten

Tabla 39 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 30gL glucosa y 30

gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 1054 181

Glucosa 30 2553 8939

Glucosa 30 6219 7557

Glucosa 30 6585 77083

Glucosa 30 7158 285069

Glucosa 30 8987 33875

Glucosa 30 9848 87461

Glucosa 30 10694 52151

Glucosa 30 12482 7992

Glucosa 30 12943 23064

Glucosa 30 1493 5948

Sacarosa 30 7309 7075

Sacarosa 30 9984 1680

Sacarosa 30 10442 15395

Sacarosa 30 11211 8511

Sacarosa 30 13405 3398

(a) (b)

Graacutefico 33 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

118

Tabla 40 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 2029 8318

Glucosa 50 6257 5782

Glucosa 50 6875 306684

Glucosa 50 9068 22819

Glucosa 50 9808 92492

Glucosa 50 12113 8823

Glucosa 50 12752 23988

Sacarosa 50 1036 3783

Sacarosa 50 2356 7005

Sacarosa 50 653 44831

Sacarosa 50 6657 127617

Sacarosa 50 7264 66908

Sacarosa 50 7464 255141

Sacarosa 50 9035 26172

Sacarosa 50 9458 28427

Sacarosa 50 9889 37574

Sacarosa 50 10312 140881

Sacarosa 50 12335 13391

Sacarosa 50 1292 17066

(a) (b)

Graacutefico 34 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

119

Tabla 41 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 70gL glucosa y

70gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 6257 5879

Glucosa 70 6373 145551

Glucosa 70 7015 68223

Glucosa 70 7199 9085

Glucosa 70 735 265755

Glucosa 70 9014 4642

Glucosa 70 9877 97804

Glucosa 70 107 67421

Glucosa 70 12625 26231

Glucosa 70 1305 65607

Sacarosa 70 2283 4683

Sacarosa 70 5191 93

Sacarosa 70 6304 3719

Sacarosa 70 6795 136542

Sacarosa 70 726 29869

Sacarosa 70 7515 75545

Sacarosa 70 7872 119563

Sacarosa 70 9166 1244

Sacarosa 70 9658 23096

Sacarosa 70 9871 25866

Sacarosa 70 10421 105108

Sacarosa 70 12347 11115

Sacarosa 70 12861 35503

Sacarosa 70 14272 3676

(a) (b)

Graacutefico 35 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 70 gL

glucosa (b) 70 gL sacarosa

120

Tabla 42 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 0123 173

Glucosa 50 05 0699 7584

Glucosa 50 05 2594 2742

Glucosa 50 05 6104 11663

Glucosa 50 05 6616 487848

Glucosa 50 05 7235 287918

Glucosa 50 05 8183 135793

Glucosa 50 05 8903 5143

Glucosa 50 05 9484 66817

Glucosa 50 05 9679 168855

Glucosa 50 05 11671 4216

Glucosa 50 1 0345 295

Glucosa 50 1 2654 11981

Glucosa 50 1 412 45301

Glucosa 50 1 6111 12626

Glucosa 50 1 6757 526655

Glucosa 50 1 8093 104277

Glucosa 50 1 894 25251

Glucosa 50 1 9643 158685

Glucosa 50 1 11666 22779

Glucosa 50 15 0353 283

Glucosa 50 15 2522 15272

Glucosa 50 15 3577 83963

Glucosa 50 15 6668 47137

Glucosa 50 15 7304 371442

Glucosa 50 15 8226 117611

Glucosa 50 15 8923 61949

Glucosa 50 15 9657 19618

Glucosa 50 15 11668 35606

(a) (b)

(c)

Graacutefico 36 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL FA (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL FA

121

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Page 6: Establecimiento de un medio de cultivo sumergido para ...

vi

TABLA DE CONTENIDO

LISTA DE TABLAS _________________________________________________________________________ IX

LISTA DE FIGURAS ________________________________________________________________________ XI

LISTA DE GRAacuteFICOS ______________________________________________________________________ XII

LISTA DE ECUACIONES ____________________________________________________________________ XV

LISTAS DE ANEXOS ______________________________________________________________________ XVI

RESUMEN _____________________________________________________________________________ XVII

INTRODUCCIOacuteN _________________________________________________________________________ 19

OBJETIVOS _____________________________________________________________________________ 21

GENERAL_____________________________________________________________________________ 21

ESPECIacuteFICOS __________________________________________________________________________ 21

1 MARCO TEOacuteRICO ___________________________________________________________________ 22

11 CONCEPTOS GENERALES DE HONGOS _______________________________________________ 22

111 Hongos laminares (Agaricales) ____________________________________________________ 22

12 MEDIOS DE CULTIVO_____________________________________________________________ 24

121 Medio sumergido _______________________________________________________________ 25

13 ALCALOIDES ___________________________________________________________________ 26

131 Generalidades _______________________________________________________________ 26

132 Propiedades fisicoquiacutemicas _____________________________________________________ 27

133 Reconocimiento de los alcaloides ________________________________________________ 27

134 Clasificacioacuten de los alcaloides ___________________________________________________ 28

1341 Alcaloides alifaacuteticos ____________________________________________________________ 28

1342 Alcaloides de origen diverso _____________________________________________________ 28

1343 Alcaloides aromaacuteticos __________________________________________________________ 28

13 PSILOCIBINA Y PSILOCINA _________________________________________________________ 31

131 Antecedentes acerca de la obtencioacuten de Psilocibina y Psilocina ________________________ 32

2 MATERIALES Y MEacuteTODOS_____________________________________________________________ 34

21 LOCALIZACIOacuteN _________________________________________________________________ 34

22 MICROORGANISMO DE ESTUDIO ___________________________________________________ 34

23 COMPONENTES DEL MEDIO DE CULTIVO (FANG-ZHONG) _______________________________ 35

24 PREPARACIOacuteN DE LOS DIFERENTES PREINOacuteCULOS DE P CUBENSIS EMPLEADOS PARA LAS

FERMENTACIONES SUMERGIDAS _________________________________________________________ 35

25 PREPARACIOacuteN DE LOS MEDIOS DE CULTIVO Y LOS INOacuteCULOS DE P CUBENSIS UTILIZADOS PARA LAS

FERMENTACIONES SUMERGIDAS _________________________________________________________ 36

26 CUANTIFICACIOacuteN DEL CRECIMIENTO DE BIOMASA MEDIANTE LOS MEacuteTODOS DE PESO HUacuteMEDO Y

PESO SECO PARA CULTIVO SUMERGIDO DE P CUBENSIS ________________________________________ 37

27 AJUSTE DE LA CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO DE P CUBENSIS AL MODELO CINEacuteTICO LOGIacuteSTICO ____ 37

vii

28 EVALUACIOacuteN DEL CONSUMO DE SUSTRATO Y DEL CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P

CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO ________________________________________________ 39

29 MEacuteTODO CUALITATIVO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE ALCALOIDES (PSILOCIBINA)

MEDIANTE EL USO DEL REACTIVO DE DRAGENDORFF _________________________________________ 40

210 MEacuteTODO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE PSILOCIBINA MEDIANTE CROMATOGRAFIacuteA

LIacuteQUIDA DE ALTA EFICIENCIA (HPLC) _______________________________________________________ 40

211 DETERMINACIOacuteN CUALITATIVA DE LA RESOLUCIOacuteN DEL ALCALOIDE DE INTEREacuteS PARA LOS

DIFERENTES ENSAYOS __________________________________________________________________ 41

212 DETERMINACIOacuteN PORCENTUAL DE COMPUESTOS PARA LOS DIFERENTES ENSAYOS __________ 42

213 CULTIVO SUMERGIDO DE P CUBENSIS EN PRESENCIA DE FA ______________________________ 42

214 DISENtildeO DE EXPERIMENTOS Y ANAacuteLISIS ESTADIacuteSTICO ___________________________________ 43

3 RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN ___________________________________________________________ 45

31 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN CULTIVO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO DIFERENTES FUENTES DE CARBONO ____________________________________________ 45

311 Crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones

de glucosa _________________________________________________________________________ 45

312 Crecimiento micelial del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones

de sacarosa ________________________________________________________________________ 50

313 Comparacioacuten entre el crecimiento micelial de P cubensis en los cultivos sumergidos utilizando

glucosa y sacarosa como fuente de carbono ______________________________________________ 55

314 Crecimiento micelial del P cubensis en cultivo sumergido utilizando glucosa y fenilalanina en el

medio 56

32 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS CULTIVADO EN

MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG) ______________________________________________________ 61

321 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes

concentraciones de glucosa ___________________________________________________________ 62

322 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes

concentraciones de sacarosa __________________________________________________________ 63

323 Comparacioacuten entre el consumo de sustrato de P cubensis en los cultivos sumergidos con

diferentes fuentes de carbono _________________________________________________________ 65

324 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando glucosa y

fenilalanina en el medio ______________________________________________________________ 66

33 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS CULTIVADO EN

MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG) ______________________________________________________ 69

331 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes

concentraciones de glucosa ___________________________________________________________ 69

332 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes

concentraciones de sacarosa __________________________________________________________ 71

333 Comparacioacuten entre el consumo de proteiacutena de P cubensis en los cultivos sumergidos con

diferentes fuentes de carbono _________________________________________________________ 72

334 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando glucosa y FA en el medio

73

34 ESTUDIO CUALITATIVO DE LA PRESENCIA DEL ALCALOIDE _______________________________ 76

viii

341 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el medio no conteniacutea FA ____ 76

342 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el medio conteniacutea FA ______ 79

35 ESTUDIO PORCENTUAL (AacuteREA) DEL ALCALOIDE REALIZADO PARA LOS DIFERENTES ENSAYOS ___ 81

351 Porcentaje de la Psilocibina (suposicioacuten) cuando el medio no conteniacutea FA _______________ 81

352 Porcentaje de aacuterea de compuestos presentes en P cubensis cuando el medio conteniacutea FA _ 83

CONCLUSIONES _________________________________________________________________________ 86

RECOMENDACIONES _____________________________________________________________________ 89

ANEXOS _______________________________________________________________________________ 90

BIBLIOGRAFIacuteA _________________________________________________________________________ 121

ix

LISTA DE TABLAS

TABLA 1 COMPOSICIOacuteN DEL MEDIO DE CULTIVO SUMERGIDO PARA EVALUAR EL CRECIMIENTO MICELIAL

DEL P CUBENSIS 35

TABLA 2 PARAacuteMETROS CINEacuteTICOS OBTENIDOS MEDIANTE EL MODELO LOGIacuteSTICO PARA LAS DIFERENTES

FERMENTACIONES DE P CUBENSIS UTILIZANDO GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO 48

TABLA 3 PARAacuteMETROS CINEacuteTICOS OBTENIDOS MEDIANTE EL MODELO LOGIacuteSTICO PARA LAS DIFERENTES

FERMENTACIONES DE P CUBENSIS UTILIZANDO SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO 53

TABLA 4 PARAacuteMETROS CINEacuteTICOS OBTENIDOS MEDIANTE EL MODELO LOGIacuteSTICO PARA LAS DIFERENTES

FERMENTACIONES DE P CUBENSIS UTILIZANDO 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO Y

DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA 60

TABLA 5 PORCENTAJE DE AacuteREA HALLADO MEDIANTE HPLC PARA LOS UacuteLTIMOS TRES DIacuteAS DE LA

FERMENTACIOacuteN CON CONCENTRACIONES DE 30 GL 50 GL Y 70 GL DE GLUCOSA Y SACAROSA CON

UN TIEMPO DE RETENCIOacuteN DE 62 Y 72 MINUTOS 81

TABLA 6 PORCENTAJE HALLADO MEDIANTE HPLC PARA LOS UacuteLTIMOS TRES DIacuteAS DE LA FERMENTACIOacuteN

CON CONCENTRACIONES DE 05 GL 10 GL Y 15 GL DE FA Y 50 GL DE GLUCOSA CON UN TIEMPO

DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y 72 MINUTOS 83

TABLA 7 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA) 90

TABLA 8 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA) 90

TABLA 9 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (SACAROSA) 91

TABLA 10 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (SACAROSA) 91

TABLA 11 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA Y SACAROSA) 92

TABLA 12 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA Y SACAROSA) 92

TABLA 13 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA 50 GL Y FA) 93

TABLA 14 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA 50 GL Y FA) 93

TABLA 15 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO SIN FA 94

TABLA 16 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO SIN FA 94

TABLA 17 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO CON FA 95

TABLA 18 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO CON FA 95

TABLA 19 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA SIN FA 96

TABLA 20 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA SIN FA 96

TABLA 21ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA CON FA 97

TABLA 22 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA CON FA 97

TABLA 23 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA SIN FA 98

TABLA 24 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN EL SUSTRATO

SIN FA 98

TABLA 25 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA CON FA 99

TABLA 26 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN EL DIacuteA CON FA

99

TABLA 27 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA SIN FA 100

TABLA 28 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN EL TIPO DE

SUSTRATO SIN FA 100

TABLA 29 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA CON FA 101

x

TABLA 30 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN LA

CONCENTRACIOacuteN CON FA 101

TABLA 31 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 30GL GLUCOSA Y 30GL SACAROSA 109

TABLA 32 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 110

TABLA 33 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 111

TABLA 34 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL Y GLUCOSA 50GL SACAROSA 112

TABLA 35 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 30GL GLUCOSA Y 30GL SACAROSA 113

TABLA 36 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 114

TABLA 37 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 70GL GLUCOSA Y 70GL SACAROSA 115

TABLA 38 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL Y GLUCOSA 50GL SACAROSA 116

TABLA 39 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 14 PARA CONCENTRACIONES DE 30GL GLUCOSA Y 30 GL SACAROSA 117

TABLA 40 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 14 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 118

TABLA 41 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 14 PARA CONCENTRACIONES DE 70GL GLUCOSA Y 70GL SACAROSA 119

TABLA 42 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 120

xi

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1 HONGO AGARICALES (LAMINAR) (KUO 2007) 23

FIGURA 2 ALCALOIDES DERIVADOS DEL TRIPTOFANO (MERCANO Y HASEGAWA 1991) 29

FIGURA 3 TRIPTAMINAS SIMPLES (SEIGLER 1981) 31

FIGURA 4 PSILOCIBINA Y PSILOCINA (MANDRILE ET AL 1984) 32

FIGURA 5 PSILOCYBE CUBENSIS (EAH01) CULTIVADA EN MEDIO SOacuteLIDO AGAR MALTA 34

FIGURA 6 CROMATOGRAMAS DE DOS DIFERENTES FERMENTACIONES DE P CUBENSIS QUE ILUSTRAN EL

CRITERIO DE ESCOGENCIA DEL MEJOR ENSAYO REALIZADO (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL

SACAROSA 78

FIGURA 7 CROMATOGRAMAS DE DOS DIFERENTES FERMENTACIONES DE P CUBENSIS QUE ILUSTRAN EL

CRITERIO DE ESCOGENCIA DEL MEJOR ENSAYO REALIZADO (A) 05 GL FA (B) 15 GL FA 80

FIGURA 8 MUESTRA DE BIOMASA UNA VEZ ANALIZADA MEDIANTE EL REACTIVO DE DRAGENDORFF 107

FIGURA 9 PERFIL CROMATOGRAacuteFICO (TSUJIKAWA ET AL 2003) 108

xii

LISTA DE GRAacuteFICOS

GRAacuteFICO 1 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO TRES DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO (PESO

SECO) 46

GRAacuteFICO 2 CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN CULTIVO SUMERGIDO BAJO TRES

CONCENTRACIONES DE GLUCOSA 47

GRAacuteFICO 3 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

GLUCOSA 49

GRAacuteFICO 4 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO (PESO

SECO) 50

GRAacuteFICO 5 CRECIMIENTO MICELIAL PARA TRES DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA 52

GRAacuteFICO 6 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

SACAROSA 54

GRAacuteFICO 7 CRECIMIENTO MICELIAL PARA DOS DIFERENTES FUENTES DE CARBONO (GLUCOSA Y

SACAROSA) 56

GRAacuteFICO 8 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA Y 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE

CARBONO (PESO SECO) 57

GRAacuteFICO 9 CRECIMIENTO MICELIAL PARA GLUCOSA A UNA CONCENTRACIOacuteN DE 50 GL Y TRES

DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA 59

GRAacuteFICO 10 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA Y

50 GL DE GLUCOSA 61

GRAacuteFICO 11 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO 62

GRAacuteFICO 12 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO 64

GRAacuteFICO 13 CONSUMO DE SUSTRATO PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 66

GRAacuteFICO 14 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO Y DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

FA 67

GRAacuteFICO 15 CONSUMO DE SUSTRATO PARA CADA UNA DE LAS CONCENTRACIONES DE FA UTILIZADAS 68

GRAacuteFICO 16 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO 70

GRAacuteFICO 17 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO 71

GRAacuteFICO 18 CONSUMO DE PROTEIacuteNA PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 73

xiii

GRAacuteFICO 19 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO Y DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

FA 74

GRAacuteFICO 20 CONSUMO DE PROTEIacuteNA PARA LOS ENSAYOS CON Y SIN FA 75

GRAacuteFICO 21 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA LAS DOS FUENTES DE CARBONO 77

GRAacuteFICO 22 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS EN LOS UacuteLTIMOS TRES DIacuteAS DE LA FERMENTACIOacuteN CON FA Y GLUCOSA 79

GRAacuteFICO 23 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 82

GRAacuteFICO 24 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA CADA UNA DE LAS CONCENTRACIONES DE FA UTILIZADAS 85

GRAacuteFICO 25 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

109

GRAacuteFICO 26 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

110

GRAacuteFICO 27 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

111

GRAacuteFICO 28 CROMATOGRAMA DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA 112

GRAacuteFICO 29 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

113

GRAacuteFICO 30 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

114

GRAacuteFICO 31 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 70 GL GLUCOSA (B) 70 GL SACAROSA

115

GRAacuteFICO 32 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA 116

GRAacuteFICO 33 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

117

GRAacuteFICO 34 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

118

xiv

GRAacuteFICO 35 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 70 GL GLUCOSA (B) 70 GL SACAROSA

119

GRAacuteFICO 36 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C)

15GL FA 120

xv

LISTA DE ECUACIONES

ECUACIOacuteN 1 ECUACIOacuteN LINEALIZADA DEL MODELO LOGIacuteSTICO 38

ECUACIOacuteN 2 VALORES TEOacuteRICOS DE BIOMASA EN EL TIEMPO 39

xvi

LISTAS DE ANEXOS

ANEXO 1 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA _____________________________________________________ 90

ANEXO 2 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON SACAROSA ____________________________________________________ 91

ANEXO 3 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA Y SACAROSA __________________________________________ 92

ANEXO 4 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA 50 GL Y FA ___________________________________________ 93

ANEXO 5 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO EN LAS FERMENTACIONES

SIN FA ____________________________________________________________________________ 94

ANEXO 6 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO EN LAS FERMENTACIONES

CON FA ___________________________________________________________________________ 95

ANEXO 7 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA EN LAS FERMENTACIONES

SIN FA ____________________________________________________________________________ 96

ANEXO 8 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA EN LAS FERMENTACIONES

CON FA ___________________________________________________________________________ 97

ANEXO 9 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA EN LAS

FERMENTACIONES SIN FA ____________________________________________________________ 98

ANEXO 10 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA EN LAS

FERMENTACIONES CON FA ___________________________________________________________ 99

ANEXO 11 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA CUANTIFICACIOacuteN PORCENTUAL DE PSILOCIBINA EN

LAS FERMENTACIONES SIN FA _______________________________________________________ 100

ANEXO 12 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA CUANTIFICACIOacuteN PORCENTUAL DE PSILOCIBINA EN

LAS FERMENTACIONES CON FA ______________________________________________________ 101

ANEXO 13 DETERMINACIOacuteN DE CONSUMO DE AZUacuteCARES POR EL MEacuteTODO DE DNS (AacuteCIDO

DINITROSALICIacuteLICO) ________________________________________________________________ 102

ANEXO 14 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO ___________________________________________ 104

ANEXO 15 DETERMINACIOacuteN DE CONSUMO DE PROTEIacuteNAS POR EL MEacuteTODO DE LOWRY ____________ 105

ANEXO 16 CINEacuteTICA CONSUMO DE PROTEIacuteNA ______________________________________________ 106

ANEXO 17 PRUEBA DE REACTIVO DE DRAGENDORFF _________________________________________ 107

ANEXO 18 BARRIDO ESPECTRAL PARA EL PSILOCYBE CUBENSIS _________________________________ 108

ANEXO 19 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 12 DE FERMENTACIOacuteN ___________________________ 109

ANEXO 20 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 13 DE FERMENTACIOacuteN __________________________ 113

ANEXO 21 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 14 DE FERMENTACIOacuteN __________________________ 117

xvii

RESUMEN

El Psilocybe cubensis es un hongo de gran importancia a nivel industrial gracias a

la presencia de una sustancia llamada Psilocibina en su cuerpo fructiacutefero

Dicho alcaloide derivado de la triptamina es muy similar al neurotransmisor

serotonina el cual es responsable de la percepcioacuten sensorial la regulacioacuten de la

temperatura el inicio del reposo nocturno del hiacutegado y los rintildeones Por tal motivo

este estudio se enfocoacute en la produccioacuten de la Psilocibina mediante el cultivo del P

cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong)

Se evaluaron los efectos de dos fuentes de carbono (glucosa y sacarosa) a tres

concentraciones diferentes en cultivo sumergido para Psilocybe cubensis con el

fin de determinar la incidencia de eacutestas en la produccioacuten de biomasa y en la

produccioacuten y presencia de Psilocibina alcaloide de intereacutes Para las

concentraciones de glucosa de 30 gL 50 gL y 70 gL se presentoacute un crecimiento

maacuteximo de biomasa de 048 gL 055 gL y 062 gL y un porcentaje de alcaloide

de 6065 wv 7396 wv y 6733 wv respectivamente Esto uacuteltimo si se

asume que el tiempo de retencioacuten oscila entre 62 y 72 minutos contaacutendose con

una fase moacutevil de HCOONH4 en una columna C18 Mientras que para las mismas

concentraciones de sacarosa se presentoacute un crecimiento maacuteximo de biomasa de

026 gL 045 gL y 057 gL con porcentajes del compuesto presente entre el

rango de 62 y 72 minutos de 3664 wv 5857 wv y 5583 wv

respectivamente

Una vez realizada la investigacioacuten se encontroacute que las diferencias existentes en

cuanto a la cantidad de biomasa generada con respecto al tipo de sustrato

utilizado no fueron significativas es decir era irrelevante si se utilizaba glucosa o

sacarosa como principal fuente de carbono para la fermentacioacuten del P cubensis

xviii

en medio sumergido con el fin de obtener biomasa sin embargo se hallaron

diferencias significativas con respecto a las diferentes concentraciones empleadas

de dichas fuentes de carbono

Al analizar las muestras mediante cromatografiacutea liacutequida de alta eficiencia (HPLC)

se determinoacute que el medio que conteniacutea 50 gL de glucosa era el deseado debido

a que fue en eacuteste donde se presentaron picos maacutes definidos mostrando una mejor

resolucioacuten del compuesto Adicionalmente presentoacute un buen crecimiento micelial

Una vez elegido dicho criterio se evaluoacute el efecto que teniacutea la adicioacuten de un

aminoaacutecido llamado Fenilalanina (FA) al medio que conteniacutea 50 gL de glucosa

con el fin de determinar si eacuteste teniacutea alguna incidencia positiva en la produccioacuten de

biomasa y en la generacioacuten del alcaloide de intereacutes cabe resaltar que se utilizaron

diferentes concentraciones de FA correspondientes a 05 gL 10 gL y 15 gL

Finalizados dichos ensayos se obtuvieron valores de crecimiento de biomasa

maacutexima de 106 gL 108 gL y 101 gL y un porcentaje de aacuterea de 7549 wv

6236 wv y 2721 wv respectivamente

Es necesario hacer hincapieacute en que las diferencias obtenidas mediante el anaacutelisis

estadiacutestico entre cada una de las concentraciones de FA con respecto a la

generacioacuten de biomasa y la produccioacuten del compuesto no fueron significativas lo

que llevoacute a elegir una concentracioacuten de 05 gL de FA debido a que fue la menor

cantidad utilizada de este compuesto durante la investigacioacuten suponieacutendose asiacute

una disminucioacuten en los costos de materia prima

Palabras claves

Psilocybe cubensis Psilocibina Alcaloide HPLC Cultivo Sumergido Fuentes de

Carbono Fenilalanina

19

INTRODUCCIOacuteN

Los hongos son una rica fuente de productos naturales con una alta actividad

bioloacutegica Desafortunadamente el cultivo de eacutestos en cuerpo fructiacutefero toma

varios meses disminuyendo su calidad debido a los cambios climaacuteticos y plagas

por tal razoacuten se implementoacute la metodologiacutea de medio sumergido la cual es

prometedora gracias a una alta productividad de compuestos bioactivos (Arora

1986)

El Geacutenero Psilocybe pertenece al Reino Fungiacute con un Phylum Basidiomicota

una Clase Homobasidiomicetes un Orden Agaricales una Familia Strofariaceae

(Paris y Hurabielle 1981)

Dicho geacutenero es considerado de gran importancia a nivel mundial debido a que su

cuerpo fructiacutefero y biomasa micelial contienen Psilocibina la cual posee un alto

valor para la industria farmaceacuteutica por su uso en la elaboracioacuten de productos

antidepresivos Este alcaloide derivado de FA cuenta con una estructura muy

similar al neurotransmisor segregado por el cerebro llamado serotonina que

controla el estado de aacutenimo el suentildeo el hiacutegado y los rintildeones (Mandrile et al

1984) esta caracteriacutestica le otorga la gran importancia a la Psilocibina en el

mercado puesto que tiene un alto impacto en la sociedad como ayudante

antidepresivo debido a que no todas las personas segregan la cantidad necesaria

(10 mg con liacutemites que variacutean desde 5 a 20 mg) de serotonina (Mandrile et al

1984) Adicionalmente se estaacute empleando como una gran ayuda para la

disminucioacuten de la adiccioacuten a sustancias como heroiacutena y cocaiacutena gracias a que

este alcaloide no genera dependencia (Lee et al 2004)

Debido a que su consumo puede generar alucinaciones era consumido por las

culturas aboriacutegenes centroamericanas con el fin de realizar manifestaciones

20

religiosas Su uso se remonta a maacutes de 3500 antildeos y era nombrado por los

aztecas como ―Teonunaltl que significa ―carne de dioses (Mandrile et al 1984)

La alternativa que se utilizoacute durante esta investigacioacuten fue el cultivo del P

cubensis mediante medio sumergido debido principalmente a las notables

ventajas frente a los sistemas convencionales que eacuteste posee entre las cuales se

destacan la disminucioacuten del tiempo para la obtencioacuten de la biomasa (14 diacuteas) y la

reduccioacuten de los costos de obtencioacuten (Lee et al 2004) De acuerdo a lo

dimensionado anteriormente este estudio estaba orientado primordialmente a la

buacutesqueda de alternativas que permitieran la produccioacuten de biomasa de forma

raacutepida y confiable

Con el fin de llevar a cabo lo dicho anteriormente se pretendioacute evaluar el efecto

del uso de dos diferentes fuentes de carbono en este caso glucosa y sacarosa en

el crecimiento micelial de la cepa P cubensis

21

OBJETIVOS

GENERAL

Evaluar el efecto de la fuente de carbono en el crecimiento micelial de una

cepa Psilocybe sp

ESPECIacuteFICOS

Evaluar la cineacutetica de crecimiento de la cepa Psilocybe cubensis en los

diferentes medios de cultivo sumergido mediante la cuantificacioacuten de

biomasa por medio de la metodologiacutea de peso seco

Evaluar el consumo de sustrato para los diferentes ensayos por medio de

teacutecnicas espectrofotomeacutetricas

Determinar la presencia de Psilocibina mediante el uso del reactivo de

Dragendorff

22

1 MARCO TEOacuteRICO

11 CONCEPTOS GENERALES DE HONGOS

Los hongos son organismos eucariotas que no contienen clorofila con nutricioacuten

por absorcioacuten generalmente con reproduccioacuten sexual y asexual el cuerpo

consiste generalmente de filamentos ramificados con pared celular quitinosa

(Miles y Chang 1999)

Constituyen uno de los grupos de organismos maacutes importantes para la vida del

hombre ya que son los responsables de gran parte de la descomposicioacuten de la

materia orgaacutenica aumentando su disponibilidad en el suelo pueden ser

comestibles venenosos o psicotroacutepicos muchos son patoacutegenos otros producen

ciertas sustancias beneficiosas o intervienen en procesos de elaboracioacuten de

algunos comestibles (Miles y Chang 1999)

111 Hongos laminares (Agaricales)

El orden Agaricales tambieacuten conocido como Euagaricales es el mayor orden de

setas y hongos que incluye maacutes de la mitad de todas las especies conocidas de la

clase Homobasidiomycetes (Hibbett et al 1997 Hibbett y Thorn 2001) Maacutes de

9000 especies y alrededor de 350 geacuteneros se han atribuido a este orden que

contiene 26 familias (Kirk et al 2001) Un consenso de mayor nivel de

clasificacioacuten de los Agaricales ha sido difiacutecil de lograr debido a la competencia de

sistemas que restringen geacuteneros y familias (o incluso orden) de diferentes

maneras (Bas 1998 Juumllich 1981 Kirk et al 2001 Kuumlhner 1980 Singer 1986)

23

La base para la clasificacioacuten de los hongos fue construida por Fries (1874) quien

hizo hincapieacute en las caracteriacutesticas macroscoacutepicas como la textura del tallo la

separacioacuten de los filamentos (laminas) presencia o ausencia de velo y color de las

esporas

Posteriormente dividioacute los hongos Agaricales en varias especies de acuerdo al

color de las esporas depositadas las cuales pueden ser de color blanco rosado

marroacuten puacuterpura ndash marroacuten y negro El sistema macroscoacutepico de Fries que

reconocioacute inicialmente 12 geacuteneros de hongos carnosos que forman los hongos es

taxonoacutemicamente praacutectico Eacuteste fue relativamente invariable hasta que Fayod

(1989) estudioacute la anatomiacutea y las caracteriacutesticas microscoacutepicas de muchos

Agaricales reconociendo 108 geacuteneros (Arora 1986)

Al igual que todas las setas los hongos laminares son faacutebricas de esporas

creados con el uacutenico propoacutesito de fabricar esporas microscoacutepicas para dejarse

llevar por las corrientes de aire y con suerte caer en un lugar adecuado en la

tierra para germinar y comenzar un nuevo organismo Las probabilidades de que

cualquier individuo que tiene esporas de este tipo tenga suerte son tan bajas que

el hongo produce millones de esporas para compensar esto En las laacuteminas se

encuentran numerosas esporas las cuales aumentan considerablemente el

nuacutemero de esporas que el hongo puede producir Ambos lados de cada laacutemina

estaacute cubierta con esporas microscoacutepicas (Kuo 2007) A continuacioacuten se muestra

de manera ilustrativa en la figura 1 las laacuteminas que poseen los hongos Agaricales

en las cuales se da la formacioacuten de las esporas

Figura 1 Hongo Agaricales (Laminar) (Kuo 2007)

24

12 MEDIOS DE CULTIVO

Uno de los sistemas maacutes importantes para la identificacioacuten de microorganismos es

observar su crecimiento en sustancias alimenticias artificiales preparadas en el

laboratorio El material alimenticio en el que crecen los microorganismos es el

medio de cultivo (Garciacutea 1995)

Para que los microorganismos crezcan adecuadamente en un medio de cultivo

artificial eacuteste debe reunir una serie de condiciones como lo son temperatura

grado de humedad y presioacuten asiacute como un grado correcto de acidez o alcalinidad

Un medio de cultivo contiene los nutrientes y factores de crecimiento necesarios

para que el microorganismo se desarrolle correctamente y debe estar exento de

cualquier tipo de microorganismo que pueda generar contaminacioacuten (Garciacutea

1995)

121 Tipos de medios de cultivo

En la actualidad existen diversos tipos de medio de cultivo si se centra en la

composicioacuten eacutestos pueden ser medios sinteacuteticos que contienen fuente de

carbono fuente de nitroacutegeno sales que suplan los iones y demaacutes elementos tales

como estimuladores del crecimiento medios complejos que contienen ingredientes

tales como extracto de levadura peptona infusioacuten de cerebro etc ricos en

nutrientes medios de enriquecimiento siendo estos complejos con aditivos

adicionales para favorecer asiacute al crecimiento y desarrollo de determinados

microorganismos medios selectivos los cuales son disentildeados para favorecer el

crecimiento especiacutefico de un microorganismo determinado o un grupo

microbiano medios diferenciales que proporcionan la distincioacuten microbiana de una

mezcla por sus propiedades diferenciales de crecimiento en dichos medios

medios de mantenimiento siendo disiacutemiles de los de crecimiento oacuteptimo por el

25

crecimiento raacutepido y proliacutefico que deriva en la muerte raacutepida de las ceacutelulas (Garciacutea

1995)

Atendiendo a su estado los medios de cultivo pueden presentarse como medios

sumergidos y medios soacutelidos que contienen agar que gelifica por debajo de 45

degC y cuya concentracioacuten en su uso es de 15 y medios semisoacutelidos que contiene

un agar a una concentracioacuten de 07 (Garciacutea 1995)

121 Medio sumergido

Debido a que cultivar el cuerpo fructiacutefero toma varios meses y se dificulta el control

de calidad del producto final porque se estaacute sujeto a los cambios permanentes del

clima y las plagas se ha empleado la metodologiacutea de medio sumergido la cual es

una alternativa muy prometedora para la produccioacuten eficiente del micelio y de los

metabolitos (Lindequist y Niedermeyer 2005)

Dicha forma es la mejor para producir extraer y purificar metabolitos de un cultivo

de hongo ya que facilita una mayor produccioacuten de biomasa en menor tiempo y

de mayor calidad que el cultivo en medio soacutelido ademaacutes facilita la dispersioacuten y

adaptacioacuten del hongo y reduce los vectores de contaminacioacuten De igual forma un

cultivo de esta iacutendole es la opcioacuten maacutes viable si se quiere escalar procesos

fermentativos en aras de desarrollar mercados como en este caso el de

metabolitos medicinales (Navarro et al 1998)

A su vez el uso de cultivo sumergido puede beneficiar la produccioacuten de muchos

metabolitos secundarios y disminuir los costos de produccioacuten por reducir las

labores que involucran los meacutetodos de etapas soacutelidas (Domiacutenguez y Webb 2003)

Los metabolitos bioactivos de los hongos pueden ser potencialmente producidos a

nivel industrial mediante el uso de la metodologiacutea de cultivo sumergido pero el

26

eacutexito a escala comercial depende del costo comparado con la tecnologiacutea existente

y la ventaja econoacutemica que la industria puede ver usando este meacutetodo El uso de

la tecnologiacutea puede ser facilitada por el aumento en el rendimiento de la

produccioacuten y el desarrollo del sistema (Hwang et al 2004)

El cultivo de hongos sumergidos se caracteriza por un aumento en la viscosidad

del caldo con el tiempo debido a uno o maacutes factores tales como el aumento de la

concentracioacuten de ceacutelulas los cambios de la morfologiacutea del crecimiento o la

produccioacuten de productos extracelulares que alteran el caraacutecter reoloacutegico de la

cultura del liacutequido El aumento en la viscosidad puede ser visto como un fenoacutemeno

indeseable pero inevitable ya que causan dificultades en el suministro de oxiacutegeno

en la eliminacioacuten de dioacutexido de carbono y en posibles problemas de agitacioacuten

(Hwang et al 2004)

13 ALCALOIDES

131 Generalidades

La diversidad estructural y la variedad en la actividad bioloacutegica hacen de los

alcaloides como tambieacuten de los antibioacuteticos los grupos maacutes importantes entre las

sustancias naturales de intereacutes terapeacuteutico (Paris y Hurabielle 1981)

Se han aislado principalmente en plantas superiores y se han encontrado en maacutes

de 100 familias de Faneroacutegamas (aquellas plantas que se reproducen por semillas

producidas en sus inflorescencias) Su actividad bioloacutegica a nivel del sistema

nervioso dio pie a las primeras investigaciones siendo los alcaloides las primeras

sustancias naturales estudiadas (Paris y Hurabielle 1981)

El teacutermino alcaloide propuesto por el farmaceacuteutico W Meissner en 1819 se aplicoacute

a los compuestos de origen vegetal con propiedades alcalinas este caraacutecter

baacutesico es debido a la presencia de nitroacutegeno amiacutenico en su estructura Los

27

alcaloides se pueden considerar como ―Un compuesto orgaacutenico de origen natural

nitrogenado derivados generalmente de aminoaacutecidos maacutes o menos baacutesico de

distribucioacuten restringida con propiedades farmacoloacutegicas importantes a dosis bajas

y que responden a reacciones comunes de precipitacioacuten (Paris y Hurabielle

1981)

132 Propiedades fisicoquiacutemicas

Los alcaloides tienen masas moleculares que variacutean entre 100 y 9000 gmol son

casi siempre incoloros son normalmente soacutelidos a temperatura ambiente a

excepcioacuten de los alcaloides no oxigenados Los alcaloides son poco solubles en

agua gracias a su caraacutecter baacutesico dicho caraacutecter se debe al par de electrones

libres del nitroacutegeno (Paris y Hurabielle 1981)

En la naturaleza se encuentran en forma de sales generalmente En las plantas

se consideraba que eran productos obtenidos durante la extraccioacuten y poco

solubles en disolventes tiacutepicos de extraccioacuten por su polaridad Son solubles en

disolventes orgaacutenicos como cloroformo etanol metanol acetato de etilo eacuteter

benceno En forma de sales son solubles en agua excepto las sales de berberina

(Paris y Hurabielle 1981)

Todos los alcaloides son activos a la luz polarizada Presentan una fluorescencia

caracteriacutestica bajo la luz UV o IR dando lugar a espectros caracteriacutesticos (Paris y

Hurabielle 1981)

133 Reconocimiento de los alcaloides

Las teacutecnicas de reconocimiento son basadas en la capacidad que tienen los

alcaloides en estado de sal (extractos aacutecidos) de combinarse con el yodo y

metales pesados como bismuto mercurio tungsteno formando precipitados se

28

utilizan reactivos generales para detectar alcaloides como reactivo de Wagner

reactivo de Mayer reactivo de Dragendorff reactivo de Hager reactivo de

Bertrand reactivo de Ehrlich y reactivo de Vitali-Morin (Paris y Hurabielle 1981)

134 Clasificacioacuten de los alcaloides

Habitualmente los alcaloides se han clasificado en funcioacuten de su estructura

distinguieacutendose principalmente los compuestos heterociacuteclicos de los no

heterociacuteclicos Actualmente existen varias formas de clasificarlos (Bruneton

1987) entre ellas se pueden distinguir

1341 Alcaloides alifaacuteticos

a Derivados de la ornitina (pirrolidinas tropaacutenicos pirrolizidiacutenicos)

b Derivados de la lisina (piperidinas quinolizidiacutenicos)

1342 Alcaloides de origen diverso

a Alcaloides terpeacutenicos y esteroidales

b Alcaloides diversos (purinas macrociclos etc)

1343 Alcaloides aromaacuteticos

a Derivados del aacutecido nicotiacutenico (piridinas)

b Derivados de la fenilalanina y tirosina (isoquinoleinas)

c Derivados del triptofano (indoacutelicos quinoleinas)

d Derivados de la histidina (imidazoles)

29

Alcaloides derivados del triptofano (Alcaloides Indoacutelicos)

Desde el punto de vista farmacoloacutegico ha habido mucho intereacutes sobre las bases

que contienen el nuacutecleo indoacutelico a raiacutez del descubrimiento de la actividad

alucinoacutegena del LSD asiacute como la actividad sedante de la reserpina aislada del

geacutenero Rauwolfia El auge del estudio fitoquiacutemico ocurrioacute en la deacutecada de los 60 y

se dirigiacutea principalmente a la familia Apocynaceae (Mercano y Hasegawa 1991)

Existen unos 800 alcaloides de este tipo distribuidos principalmente en la familia

Apocynaceae (geacuteneros Rauwolfia Aspidos-perma Strychnos y Vinca) menos

frecuentes en hongos y familias como Leguminoseae Malphigiaceae Rubiaceae y

Rutaceae donde los alcaloides presentan el grupo indoacutelico sencillo (Mercano y

Hasegawa 1991)

El triptofano es el precursor de estos alcaloides los cuales se clasifican en

triptaminas y en no triptaminas las triptaminas a su vez se subdividen en b-

carbolinas y en indoleninas y pueden ser triptaminas simples o triptaminas

complejas y estas pueden ser isopreacutenicas o no isopreacutenicas (Mercano y Hasegawa

1991) La figura 2 muestra la estructura quiacutemica del triptofano triptamina y sus

divisiones

Figura 2 Alcaloides derivados del Triptofano (Mercano y Hasegawa 1991)

30

Triptaminas simples

Las triptaminas simples juegan un importante papel en la cultura indiacutegena de

Ameacuterica por sus efectos alucinoacutegenos y extaacuteticos en sus ceremonias maacutegico

religiosas (Furst 1994) Se han encontrado en hongos alucinoacutegenos de

Mesoameacuterica del geacutenero Psilocybe Stropharia y Conocybe (―teonacatl o ―carne

de los dioses) usados por los indios Aztecas en sus ceremonias religiosas desde

hace maacutes de 1700 antildeos Se han encontrado en estos hongos los alcaloides

alucinoacutegenos la Psilocina y la Psilocibina que al ingerirlos produce diferentes

sensaciones auditivas y visuales relajacioacuten muscular depresiones y euforias

alternadas (Mercano y Hasegawa 1991)

La serotonina que juega un importante papel en la actividad neuronal se

encuentra tambieacuten en vegetales Se ha aislado en el pericarpio del banano el cual

seco cuando es fumado actuacutea como un alucinoacutegeno ligero (Seigler 1981)

De las glaacutendulas paroacutetidas del sapo comuacuten Bufo vulgaris se aiacutesla la bufotenina

derivado N-dimetilado de la serotonina que tambieacuten es el principio activo del Yopoacute

polvo de las semillas de Anadenanthera peregrina (Piptadenia peregrina)

Leguminoseae y especies del geacutenero Virola (Myristicaceae) que contiene tambieacuten

triptaminas son mezclados con cenizas e inhalados por medio de tubos de bambuacute

por los indiacutegenas del Orinoco en ceremonias maacutegico religiosas produciendo

alucinacioacuten e incoordinacioacuten motriz (Seigler 1981)

En la figura 3 se observan las estructuras de aquellos compuestos que estaacuten

clasificados como triptaminas simples

31

Figura 3 Triptaminas simples (Seigler 1981)

13 PSILOCIBINA Y PSILOCINA

La Psilocibina y la Psilocina son bioloacutegicamente sintetizadas en los hongos

pertenecientes a los geacuteneros de Psilocybe (Bigwood y Beug 1982 Wurst et al

1984)

La Psilocibina y la Psilocina se han identificado en todo el mundo en una variedad

de setas que son llamados hongos maacutegicos La ingestioacuten de pequentildeas

cantidades de alucinoacutegenos provoca el eacutextasis La actividad alucinoacutegena de la

Psilocibina es relativamente maacutes baja que la de la Psilocina Sin embargo la

Psilocibina se convierte faacutecilmente en Psilocina (componente activo principal) en

los sistemas bioloacutegicos Asiacute el desarrollo de un meacutetodo de determinacioacuten de la

Psilocibina es importante lo misma que la de la Psilocina (Kimie et al 2005)

La hidroacutelisis de la Psilocibina se consigue saturando con anhiacutedido carboacutenico una

solucioacuten acuosa de Psilocibina (para eliminar el oxiacutegeno del aire y calentaacutendola)

obteniendo asiacute una moleacutecula de 4hidroxi-dimetiltriptamina y una moleacutecula de aacutecido

fosfoacuterico (Mandrile et al 1984)

Como todos los faacutermacos derivados del indol estas sustancias han despertado

intereacutes porque se sospechoacute la posibilidad de que algunas de ellas se formen en el

32

organismo y que en ciertas psicosis especialmente en la esquizofrenia se

produzcan elevados niveles sanguiacuteneos que ocasionan algunos de los siacutentomas

(Mandrile et al 1984)

La figura 4 muestra la estructura quiacutemica de alcaloides como la Psilocibina y

Psilocina

Figura 4 Psilocibina y Psilocina (Mandrile et al 1984)

131 Antecedentes acerca de la obtencioacuten de Psilocibina y Psilocina

Una gran variedad de meacutetodos cromatograacuteficos para la determinacioacuten de

Psilocibina y Psilocina presentes en las incautaciones de hongos se han

publicado La cromatografiacutea de capa fina es utilizada debido a que eacutesta es muy

apropiada para la deteccioacuten de sustancias derivadas del triptofano (Brown et al

1972 Tanimukai 1967 Beug y Bigwood 1981) Aun asiacute meacutetodos que involucran

tanto la cromatografiacutea de alta eficiencia (HPLC) como la deteccioacuten fotomeacutetrica de

UV (Beug y Bigwood 1981 Wurst et al 1984 Borner y Brenneisen 1987 Perkal

et al 1980 Vanhaelen-Faestreacute y Vanhaelen 1984 Thomson 1980 White 1979

Sottolano y Lurie 1983) fueron establecidas y optimizadas para la cuantificacioacuten

de Psilocibina

Durante los uacuteltimos antildeos se han venido utilizando diferentes tipos de columna y

fase moacutevil con el fin de obtener la mayor cantidad posible de la sustancia de

intereacutes (Psilocibina)

33

En el antildeo 1981 en el instituto farmaceacuteutico de la Universidad de Oslo realizaron

una investigacioacuten con una columna de siacutelice con una fase moacutevil de metanol-nitrato

de amonio en donde no soacutelo se logroacute obtener Psilocibina y Psilocina sino tambieacuten

un nuevo producto conocido como beocistiacuten Se logroacute un porcentaje de separacioacuten

maacutexima de 75 ww (Christiansen et al 1981)

Asimismo en el antildeo 1984 en el instituto de microbiologiacutea de Amsterdam se

realizoacute un estudio con una columna C18 de siacutelice y una fase moacutevil de agua-etanol-

aacutecido aceacutetico de forma isocraacutetica en donde se obtuvo un porcentaje 025-115

y 002-016 de Psilocibina y Psilocina respectivamente en el hongo (Wurst

1984)

De igual manera en el antildeo 2003 en el instituto de ciencia policiaca en Japoacuten se

ejecutoacute la cromatografiacutea de alta eficiencia utilizando una columna C18 con una

fase moacutevil de aacutecido foacutermico de forma isocraacutetica y un detector de 220 nm un rango

de porcentaje de Psilocibina 014-042 wv en la capa mientras un 009-03

wv en el tallo (Tsujikawa et al 2003)

34

2 MATERIALES Y MEacuteTODOS

21 LOCALIZACIOacuteN

Las fermentaciones la medicioacuten del crecimiento micelial y la cuantificacioacuten del

consumo del sustrato y de proteiacutena se llevaron a cabo en el laboratorio de

Biotecnologiacutea de la Universidad EAFIT mientras que los anaacutelisis de cromatografiacutea

liacutequida de alta eficiencia (HPLC) se realizaron en el laboratorio de Quiacutemica

Instrumental de dicha Universidad

22 MICROORGANISMO DE ESTUDIO

La cepa del hongo Psilocybe cubensis (EAH01) con la cual se trabajoacute fue donada

por Joseacute Rodrigo Moreno Ingeniero del laboratorio de la Universidad Catoacutelica de

Oriente (UCO) La EAH01 permanece auacuten en el laboratorio de Biotecnologiacutea de la

Universidad EAFIT

Dicha cepa se cultivoacute en una caja Petri que conteniacutea Agar Extracto de Malta

(MEA) y se incuboacute a 30ordmC en una incubadora digital del laboratorio de

Biotecnologiacutea de la Universidad EAFIT La figura 5 representa una cepa de P

cubensis cultivada en medio soacutelido MEA

Figura 5 Psilocybe cubensis (EAH01) cultivada en medio soacutelido Agar Malta

35

23 COMPONENTES DEL MEDIO DE CULTIVO (FANG-ZHONG)

El medio sumergido utilizado para llevar a cabo las diferentes fermentaciones de

P cubensis fue el descrito por Fang-Zhong (2002) La tabla 1 muestra los

componentes de dicho medio y la concentracioacuten de cada uno de ellos Se destaca

que las fuentes de carbono utilizadas fueron glucosa y sacarosa usaacutendolas cada

una por separado para cada experimento y haciendo variaciones de

concentraciones de las mismas para los distintos ensayos

Tabla 1 Composicioacuten del medio de cultivo sumergido para evaluar el crecimiento micelial del P cubensis

Componentes Cantidad (gL)

Fuente de Carbono 30 ndash 50 - 70

Peptona 5

Extracto de levadura 5

KH2PO4 1

MgSO47H2O 05

Vitamina B1 005

24 PREPARACIOacuteN DE LOS DIFERENTES PREINOacuteCULOS DE P cubensis

EMPLEADOS PARA LAS FERMENTACIONES SUMERGIDAS

Con el propoacutesito de llevar a cabo cada uno de los ensayos fue necesario realizar

la preparacioacuten de un preinoacuteculo eacutesto con el fin de realizar un proceso de

adaptacioacuten del P cubensis al medio favoreciendo la disminucioacuten en cuanto a

tiempo (preferiblemente la eliminacioacuten de la aparicioacuten de un fase de latencia una

vez comenzada la fermentacioacuten)

La preparacioacuten de cada uno de los preinoacuteculos se realizoacute en 6 erlenmeyers de

1000 mL con 200 mL de medio cada uno los cuales fueron esterilizados a 120degC

por 15 minutos e inoculados con 4 discos de 5 mm aproximadamente de P

36

cubensis provenientes de la cepa previamente activada en Agar Malta durante 6

diacuteas Los erlenmeyers se llevaron a un agitador orbital por 6 diacuteas a 30ordmC y 100

rpm

25 PREPARACIOacuteN DE LOS MEDIOS DE CULTIVO Y LOS INOacuteCULOS DE P

cubensis UTILIZADOS PARA LAS FERMENTACIONES SUMERGIDAS

Una vez realizado el preinoacuteculo se procedioacute a preparar los medios de cultivo

utilizados para realizar los distintos experimentos de la siguiente manera se

prepararon medios que diferiacutean en la fuente de carbono (glucosa o sacarosa) y en

la concentracioacuten de la misma (30 gL 50 gL y 70 gL) teniendo asiacute un total de

seis fermentaciones Las demaacutes cantidades de los componentes del medio de

Fang-Zhong fueron las mismas que las usadas en el preinoacuteculo descritas en la

Tabla 1

En primer lugar se llevaron a cabo las tres fermentaciones de glucosa

preparando un total de 90 erlenmeyers (30 por cada concentracioacuten de azuacutecar por

duplicado) cada uno de los frascos conteniacutea 50 mL del medio en erlenmeyers de

250 mL e inoculados con 01 g de peso huacutemedo del preinoacuteculo aproximadamente

Los 90 frascos se llevaron durante 14 diacuteas a un agitador orbital a 100 rpm con una

temperatura de 30 degC

Posteriormente se llevaron a cabo las tres fermentaciones de sacarosa siguiendo

el mismo proceso descrito anteriormente para la glucosa

Una vez terminadas las fermentaciones de glucosa y sacarosa y realizados todos

los anaacutelisis correspondientes (generacioacuten de biomasa consumo de sustrato

consumo de proteiacutena y evaluacioacuten de la presencia de Psilocibina por medio de

cromatografiacutea liacutequida de alta eficiencia (HPLC)) se procedioacute a elegir la fuente de

carbono y concentracioacuten que mejores resultados arrojoacute tanto para la generacioacuten

37

de biomasa como para la produccioacuten del alcaloide con el fin de evaluarla

nuevamente adicionaacutendole un precursor (FA)

Para finalizar se procedioacute a preparar los medios con la fuente de carbono y la

concentracioacuten de la misma que arrojoacute mejores resultados es decir los ensayos

realizados con una concentracioacuten de 50 gL de glucosa adicionaacutendole al medio

FA a diferentes concentraciones correspondiente a valores de 05 gL 10 gL y

15 gL las demaacutes cantidades de los componentes remanentes del medio fueron

las mismas que las descritas anteriormente en la tabla 1

26 CUANTIFICACIOacuteN DEL CRECIMIENTO DE BIOMASA MEDIANTE LOS

MEacuteTODOS DE PESO HUacuteMEDO Y PESO SECO PARA CULTIVO

SUMERGIDO DE P cubensis

La cuantificacioacuten de biomasa para cada uno de los tratamientos se realizoacute usando

la metodologiacutea de peso huacutemedo y peso seco Para la cuantificacioacuten de biomasa

mediante el meacutetodo de peso huacutemedo se tomaron dos muestras provenientes de

cada erlenmeyer cada 24 horas las cuales fueron filtradas y pesadas con el fin de

obtener el valor de peso huacutemedo para cada tratamiento del P cubensis

Posteriormente la biomasa retenida en el papel filtro fue llevada a un secador que

se encontraba a una temperatura de 50ordmC durante 24 horas transcurrido el

tiempo la biomasa seca fue pesada con el fin de obtener datos de peso seco

Durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten se obtuvieron datos de peso huacutemedo y

peso seco por duplicado para cada una de las fermentaciones

27 AJUSTE DE LA CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO DE P cubensis AL

MODELO CINEacuteTICO LOGIacuteSTICO

Una vez realizada la recoleccioacuten de muestras para cada uno de los ensayos y su

posterior anaacutelisis se decidioacute modelar dichos datos mediante el modelo logiacutestico

38

(ecuacioacuten 1) el cual permite obtener variables cineacuteticas tales como la cantidad de

biomasa inicial (Xo) y la velocidad maacutexima de crecimiento (micromaacutex) para cada uno de

los tratamientos

Se decidioacute emplear el modelo logiacutestico ya que eacuteste muestra resultados maacutes reales

cuando se cultivan hongos debido a que su morfologiacutea es muy diferente a otros

microorganismos (pellets) dificultando la transferencia de masa (Bailey et al

1986)

Una vez linealizada la ecuacioacuten que describe dicho modelos se llega a la siguiente

expresioacuten

Ecuacioacuten 1 Ecuacioacuten linealizada del modelo logiacutestico

Posterior a la linealizacioacuten de la ecuacioacuten se procedioacute a graficar Ln ((XmaacutexX)-1)

vs tiempo con el fin de obtener como pendiente la velocidad maacutexima de

crecimiento (micromaacutex) y como intercepto el Ln ((XmaacutexXo)-1) el cual permitioacute la

obtencioacuten de la concentracioacuten inicial de biomasa

Obtenieacutendose asiacute los paraacutemetros cineacuteticos para cada ensayo correspondientes a

micromax y Xo

Se debe definir la concentracioacuten maacutexima de biomasa (Xmaacutex) para poder hallar los

paraacutemetros cineacuteticos mediante dicho modelo cabe aclarar que dicho valor se toma

de los resultados de biomasa adquiridos para cada uno de los ensayos mediante

la metodologiacutea de peso seco este valor variacutea para cada fermentacioacuten

Una vez ajustados los datos de cada tratamiento al modelo logiacutestico se procedioacute a

calcular de manera teoacuterica los valores de X (biomasa) que variacutea con el tiempo

39

teniendo en cuenta los paraacutemetros cineacuteticos arrojados mediante el modelo

logiacutestico utilizando la siguiente ecuacioacuten

Ecuacioacuten 2 Valores teoacutericos de biomasa en el tiempo

Estos valores de X teoacutericos obtenidos mediante la foacutermula anterior se grafican con

respecto a los valores de X obtenidos de manera experimental con el fin de

observar el ajuste del modelo logiacutestico a cada uno de los datos experimentales

28 EVALUACIOacuteN DEL CONSUMO DE SUSTRATO Y DEL CONSUMO DE

PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO

SUMERGIDO

Con el fin de evaluar el consumo de sustrato y proteiacutena por parte del P cubensis

durante las fermentaciones que conteniacutean glucosa en el medio se recolectaron

muestras cada 24 horas del liacutequido obtenido despueacutes de realizada la filtracioacuten de

la muestra que se utilizoacute para efectos de caacutelculo de peso seo dicho liacutequido

denominado sobrenadante fue almacenado a -4 degC Finalizadas cada una de las

fermentaciones se procedioacute a realizar el protocolo para evaluar el consumo de

sustrato para cada medio (Miller 1959) mediante el meacutetodo de DNS (Aacutecido

Dinitrosaliciacutelico) (Anexo 13) y el consumo de proteiacutenas mediante el meacutetodo de

LOWRY para cada fermentacioacuten (Anexo 15)

Para llevar a cabo la cuantificacioacuten de sustrato y proteiacutena en los distintos ensayos

fue necesario realizar las curvas de calibracioacuten correspondientes dichas curvas

con sus respectivos valores de concentracioacuten se muestran en los anexos 14 y 16

40

29 MEacuteTODO CUALITATIVO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE

ALCALOIDES (PSILOCIBINA) MEDIANTE EL USO DEL REACTIVO DE

DRAGENDORFF

Como se mencionoacute anteriormente el reactivo de Dragendorff es usado para

determinar de manera cualitativa la ausencia o presencia de alcaloides en una

muestra determinada Para llevar a cabo dicha prueba se recolectaron muestras

de la biomasa seca correspondientes a los diacuteas 12 13 y 14 de cada fermentacioacuten

las cuales fueron almacenadas a -4degC

Para determinar la presencia de Psilocibina se realizoacute el proceso descrito seguacuten

Musshoff et al (2000) el cual consistioacute en macerar cada una de las muestras de

biomasa hasta obtener un polvo fino luego se pesaron 10 mg de dicho polvo y a

esta cantidad se le agregoacute 1 mL de metanol Posteriormente una pequentildea

cantidad de esta mezcla se esparcioacute en un papel filtro en donde se le adicionoacute una

gota del reactivo de Dragendorff

Una vez realizada la prueba se dice que la muestra contiene presencia de

alcaloides si eacutesta presenta una coloracioacuten rojizo-amarilla

210 MEacuteTODO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE PSILOCIBINA

MEDIANTE CROMATOGRAFIacuteA LIacuteQUIDA DE ALTA EFICIENCIA (HPLC)

Una vez evaluada la presencia del alcaloide mediante el reactivo de Dragendorff

se procedioacute a determinar mediante el uso de cromatografiacutea liacutequida de alta

eficiencia (HPLC) la presencia de los alcaloides en la mezcla con sus respectivos

tiempos de retencioacuten para llevar a cabo la extraccioacuten de la Psilocibina se siguioacute el

meacutetodo descrito por Musshoff et al (2000) Para ello la muestra de biomasa

seca fue macera en un mortero hasta convertirla en un polvo fino Diez miligramos

41

de la muestra en polvo se extrajeron dos veces con 1 mL de metanol en un bantildeo

de ultrasonido durante 30 minutos Posterior a eacutesto se centrifugaron las muestras

a 3000 rpm durante 2 minutos el sobrenadante se depositoacute en un vial

independiente

El sobrenadante fue evaporado hasta sequedad bajo una corriente de nitroacutegeno

gaseoso Una parte de los residuos se disolvioacute en 200 microL de la fase moacutevil que

contiene HCOONH4 con una concentracioacuten 10 microM y un pH de 35

El equipo utilizado para realizar todos los anaacutelisis correspondientes a HPLC

cuenta con las siguientes caracteriacutesticas equipo Agient Technologies que consta

de una columna C18 de 46 mm 250 mm 5 mm con una fase moacutevil de

HCOONH4 con un flujo de 1 mLminuto un detector UV de 214 nm y una inyeccioacuten

de 20 μL y una temperatura de 25degC El experimento se corrioacute de modo isocraacutetico

con una fase moacutevil de agua 70 y HCOONH4 de 30

211 DETERMINACIOacuteN CUALITATIVA DE LA RESOLUCIOacuteN DEL

ALCALOIDE DE INTEREacuteS PARA LOS DIFERENTES ENSAYOS

Con el fin de determinar de manera cualitativa cuaacutel de los cromatogramas

arrojados mediante la teacutecnica de HPLC presentoacute mejor resolucioacuten del alcaloide

fue necesario realizar un supuesto acerca del tiempo de retencioacuten de la Psilocibina

durante la cromatografiacutea puesto que a pesar de haber contado con un

cromatograma (Tsujikawa et al 2003) (Anexo 18) y haber trabajado en las

mismas condiciones de eacuteste no se utilizoacute la misma fase moacutevil lo que puedo

generar variaciones en dicho tiempo Se asumioacute que el tiempo de retencioacuten varioacute

entre 62 y 72 minutos es decir entre este tiempo se encontroacute el pico de intereacutes

de la investigacioacuten

42

La eleccioacuten del criterio de pureza del compuesto de intereacutes se realizoacute observando

cuaacutel de los picos obtenidos muestra menor ruido es decir que a su alrededor no

tenga presencia de otros compuestos (Anexos 19 20 y 21)

212 DETERMINACIOacuteN PORCENTUAL DE COMPUESTOS PARA LOS

DIFERENTES ENSAYOS

La cuantificacioacuten de los compuestos se hizo mediante un porcentaje de aacuterea bajo

la curva debido a que no se contoacute con un estaacutendar interno

Para realizar dicho porcentaje se obtuvo la totalidad de las aacutereas presentes en el

perfil cromatograacutefico obtenido para las muestras de los diacuteas 12 13 y 14 de cada

fermentacioacuten y el porcentaje del aacuterea del metabolito de intereacutes la cual oscilaba

entre un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

En el momento de analizar los cromatogramas y de elegir el medio que mejor

resultados arrojoacute en cuanto a la produccioacuten de alcaloide se observoacute la resolucioacuten

del metabolito en cada una de las fermentaciones

213 CULTIVO SUMERGIDO DE P cubensis EN PRESENCIA DE FA

Despueacutes de haber elegido la fuente de carbono (glucosa) y su respectiva

concentracioacuten (50 gL) que mejores resultados arrojaron durante la investigacioacuten

se realizaron nuevamente fermentaciones del P cubensis en medio sumergido

(Fang-Zhong) donde la diferencia de estos medios con respecto a los

anteriormente utilizados radicoacute en la presencia de FA aminoaacutecido

Para dichas fermentaciones se contoacute con tres concentraciones diferentes de FA

(05 gL 1 gL 15 gL) realizadas por duplicado adicionalmente se montoacute

43

simultaacuteneamente con dichos ensayos las muestras correspondientes a los uacuteltimos

tres diacuteas de fermentacioacuten sin FA en el medio para efectos de comparacioacuten y asiacute

poder llevar a cabo un anaacutelisis estadiacutestico apropiado

Los datos obtenidos fueron analizados por medio de una ANOVA con el fin de

observar si existiacutean o no diferencias significativas en cuanto al crecimiento micelial

(concentracioacuten de biomasa) del P cubensis y asiacute poder determinar el medio que

mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten

214 DISENtildeO DE EXPERIMENTOS Y ANAacuteLISIS ESTADIacuteSTICO

El disentildeo estadiacutestico utilizado para realizar los anaacutelisis correspondientes a las

diferentes fermentaciones es un disentildeo factorial 23 Este estudio se basoacute en dos

factores que fueron las dos fuentes de carbono (glucosa y sacarosa) a su vez se

apoyoacute en tres niveles que fueron la variacioacuten en la concentracioacuten de las mismas

(30 gL 50 gL y 70 gL) De igual manera se fundamentoacute en dos variables de

respuesta el crecimiento micelial de P cubensis y el porcentaje de Psilocibina

presente en el microorganismo

Por medio del Software Statgraphics plus 51 se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico

basado en una ANOVA factorial Con ello se pretendioacute comparar estadiacutesticamente

los resultados de crecimiento micelial de biomasa (concentracioacuten) y produccioacuten de

Psilocibina para cada uno de los medios durante los 14 diacuteas de fermentacioacuten y en

especial en los uacuteltimos tres diacuteas de la misma puesto que durante este periacuteodo fue

evaluada la presencia del alcaloide

Es necesario hacer hincapieacute que para realizar dicha estadiacutestica fue necesario

ejecutar un estudio de normalidad el cual se comproboacute utilizando la graacutefica de

probabilidad normal a su vez se requirioacute un anaacutelisis de igualdad de varianza por

medio de una graacutefica de residuos Vs previsto con el fin de ver visualmente la

44

hipoacutetesis de la homocedasticidad todo ello con el fin de garantizar que la

investigacioacuten se comportoacute de forma normal Adicionalmente se contoacute con una

hipoacutetesis nula (Ho) y una Hipoacutetesis alterna (Ha) las cuales permitieron realizar las

conclusiones respectivas A continuacioacuten se enunciaraacuten cada una de eacutestas y los

paraacutemetros necesarios para dicho estudio

Ho Todas las medias son iguales es decir no existen diferencias

significativas entre los datos analizados

Ha Alguna de las medias es diferente lo que quiere decir que siacute existen

diferencias significativas

Paraacutemetro

Pvalor gt 005 Se acepta Ho

Pvalor le 005 Se rechaza Ho

45

3 RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

31 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P cubensis EN CULTIVO

SUMERGIDO (FANG-ZHONG) UTILIZANDO DIFERENTES FUENTES DE

CARBONO

Con el propoacutesito de evaluar el crecimiento micelial del P cubensis en medio

sumergido durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten se recurrioacute al uso de

metodologiacuteas conocidas como peso huacutemedo y peso seco en dicho trabajo soacutelo se

exponen los datos arrojados por el meacutetodo de peso seco

A continuacioacuten se presentan cada una de las fermentaciones de acuerdo al tipo de

sustrato empleado en las mismas los respectivos valores de peso seco obtenidos

y los anaacutelisis pertinentes para cada uno de los casos

311 Crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de glucosa

Inicialmente se evaluaron tres concentraciones de glucosa en el cultivo de P

cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) correspondientes a 30 gL 50 gL y

70 gL siendo en este caso la glucosa la principal fuente de carbono del P

cubensis

A continuacioacuten se muestran los valores de peso seco obtenidos para cada una de

las concentraciones de glucosa utilizadas durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten

46

0

01

02

03

04

05

06

07

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

ma

sa (g

L)

Tiempo (diacuteas)30gL 50gL 70gL

Graacutefico 1 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando tres diferentes concentraciones de

glucosa como fuente de carbono (Peso seco)

Del graacutefico 1 se puede observar que no hubo evidencia de fase de latencia para

ninguno de los ensayos posteriormente se aprecia que el crecimiento de biomasa

aumentoacute con el tiempo para las diferentes concentraciones de glucosa empleadas

Analizando las fermentaciones que conteniacutean 50 gL y 70 gL de glucosa se

puede afirmar que ambas presentan un comportamiento similar mostrando una

fase exponencial hasta el diacutea 11 y una fase estacionaria hasta el diacutea 14 de la

fermentacioacuten mientras que la fermentacioacuten que conteniacutea 30 gL de glucosa no

presentoacute fase estacionaria la fermentacioacuten durante los 14 diacuteas se encontraba en

fase exponencial a pesar de que entre los diacuteas 8 y 11 el crecimiento de P

cubensis se mantuvo constante

Asimismo se puede observar que el crecimiento maacutes bajo en cuanto a

concentracioacuten de biomasa se generoacute en la concentracioacuten de 30 gL siendo eacuteste

de 048 gL mientras que en las concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa

los crecimientos maacuteximos fueron muy similares 055 gL y 062 gL

respectivamente

47

Lo dicho anteriormente se ratifica una vez analizados los resultados obtenidos

estadiacutesticamente donde se obtuvo un P-valor igual a cero indicando que existen

diferencias significativas en cuanto al crecimiento micelial de biomasa

(concentracioacuten de biomasa durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten) El graacutefico 2

ilustra la presencia de dos grupos homogeacuteneos lo que indica que las

concentraciones de 50 gL y 70 gL no tienen diferencias significativas del

crecimiento micelial entre cada una de ellas mientras que la concentracioacuten de 30

gL siacute presenta dichas diferencias significativas con respecto a las dos

concentraciones anteriores (Anexo 1)

Con todo eacutesto se expone que la concentracioacuten de glucosa de 50 gL es la que se

eligioacute debido a que es maacutes econoacutemico utilizar 50 gL de glucosa que 70 gL

Tratamientos con diferentes concentraciones de glucosa

Media 30 gL glucosa (a) 022

Media 50 gL glucosa (b) 032

Media 70 gL glucosa (b) 034

a

bb

0

005

01

015

02

025

03

035

04

045

Co

nce

ntr

acioacute

n b

iom

asa

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 2 Crecimiento micelial de P cubensis en cultivo sumergido bajo tres concentraciones de glucosa

48

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute glucosa

como fuente de carbono

Una vez realizada la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

(Fang-Zhong) usando diferentes concentraciones de glucosa se procedioacute a

ajustar los datos obtenidos al modelo logiacutestico Los crecimientos maacuteximos de

biomasa obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco para cada uno de los

ensayos fueron 048 gL 065 gL y 062 gL para concentraciones de 30 gL 50

gL y 70 gL de glucosa respectivamente La tabla 2 muestra los paraacutemetros

cineacuteticos obtenidos mediante el modelo para cada una de las concentraciones

Tabla 2 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando glucosa como fuente

de carbono

30gL 50gL 70gL

microx (diacutea-sup1) 016 microx (diacutea-sup1) 017 microx (diacutea-sup1) 015

micromax (diacutea-sup1) 027 micromax (diacutea-sup1) 035 micromax (diacutea-sup1) 034

X0 (gL) 005 X0 (gL) 008 X0 (gL) 008

R2 096 R2

092 R2 085

De la tabla 2 se puede observar que la concentracioacuten inicial de biomasa (Xo)

estuvo muy cercana para cada una de las concentraciones de glucosa utilizadas

Para 30 gL de glucosa la velocidad maacutexima de crecimiento (micromax) fue mucho

menor que la obtenida para 50 gL y 70 gL eacutesto pudo ser debido a que fue el

medio que menor cantidad de glucosa conteniacutea mientras que para las otras dos

concentraciones de glucosa la velocidad maacutexima de crecimiento fue similar

Al comparar las velocidades maacuteximas de las tres concentraciones de glucosa

utilizadas se evidencia que la fermentacioacuten que conteniacutea 50 gL presentoacute una

micromaacutex mayor correspondiente a 035 diacutea-1 esto sugiere que a mayores

concentracioacuten de glucosa (70 gL) puede ocurrir una inhibicioacuten por sustrato otro

49

criterio que afirma que dicha concentracioacuten fue la que mejores resultados arrojoacute de

las tres concentraciones de glucosa utilizadas para el crecimiento del P cubensis

en el medio de Fang-Zhong Ademaacutes se observa que este experimento fue el que

mayor velocidad especiacutefica de crecimiento presento siendo esta de 017 diacutea-1

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos utilizando la ecuacioacuten

descrita anteriormente en la metodologiacutea con el propoacutesito de observar que tanto

se ajustaron los valores de biomasa hallados experimentalmente con los valores

de biomasa teoacutericos arrojados por el modelo logiacutestico El graacutefico 3 muestra los

valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales con respecto al

tiempo

0

01

02

03

04

05

06

07

0 2 4 6 8 10 12 14

Biom

asa

(gL

)

Tiempo (diacutea)

X exp (30 gL) X exp (50 gL) X exp (70 gL)

X teoacuterico (30 gL) X teoacuterico (50 gL) X teoacuterico (70 gL)

Graacutefico 3 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico

graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes concentraciones de glucosa

Al observar el graacutefico 3 se puede notar que para los ensayos de 50 gL y 70 gL

de glucosa los valores de biomasa teoacutericos se encuentran un poco desfasados de

los valores de biomasa hallados de manera experimental mientras que para el

ensayo que conteniacutea 30 gL de glucosa se observa un buen ajuste de los datos

50

obtenidos experimentalmente al modelo logiacutestico La tabla 2 reitera lo dicho

anteriormente al exponer los valores de R2 los cuales explican la relacioacuten que

tienen los datos teoacutericos con los experimentales

312 Crecimiento micelial del P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de sacarosa

Una vez evaluado el crecimiento de biomasa usando glucosa como fuente de

carbono se procedioacute a evaluar el efecto que teniacutea el cambio de la fuente de

carbono por sacarosa en el crecimiento micelial del P cubensis en medio

sumergido

El graacutefico 4 muestra de manera ilustrativa como fue el crecimiento micelial del P

cubensis para cada una de las concentraciones de sacarosa utilizadas durante los

14 diacuteas mediante el meacutetodo de peso seco

0

01

02

03

04

05

06

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Biom

asa (

gL)

Tiempo (diacuteas)

30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 4 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando diferentes concentraciones de sacarosa

como fuente de carbono (Peso seco)

51

En el graacutefico 4 se puede observar que tanto para una concentracioacuten de 30 gL

como para 70 gL de sacarosa el hongo llega a su fase estacionaria cerca del

quinto diacutea de la fermentacioacuten mientras que para una concentracioacuten de 50 gL se

observa un comportamiento diferente puesto que el microorganismo tiene un

crecimiento exponencial hasta el diacutea 5 en donde entra a una etapa de transicioacuten o

estacionaria durante 3 diacuteas aproximadamente luego de la cual inicia nuevamente

su crecimiento de forma exponencial hasta llegar al diacutea 11 en donde siacute empieza

su fase estacionaria

Al igual que en las tres fermentaciones que conteniacutean glucosa en estas

fermentaciones de sacarosa se observa mediante el graacutefico anterior que no hubo

presencia de fase de latencia

El crecimiento maacuteximo de biomasa en cuanto a concentracioacuten lo presentoacute aquella

fermentacioacuten que conteniacutea 70 gL de sacarosa el cual fue de 057 gL seguida de

la de 50 gL con un crecimiento maacuteximo de biomasa de 045 gL y posteriormente

la concentracioacuten de 30 gL obtuvo un crecimiento maacuteximo de 026 gL

De acuerdo al anaacutelisis estadiacutestico que se realizoacute para cada una de las

fermentaciones se dedujo que las diferencias en cuanto al crecimiento micelial de

biomasa con respecto a la concentracioacuten de la misma son significativas entre

cada una de las fermentaciones es decir fue diferente la concentracioacuten de

biomasa obtenida cuando se trabajoacute con cada una de distintas concentraciones de

sacarosa Lo dicho anteriormente se muestra a traveacutes del graacutefico 5 (Anexo 2)

52

Tratamientos con diferentes concentraciones de sacarosa

Media 30 gL sacarosa (a) 02

Media 50 gL sacarosa (b) 032

Media 70 gL sacarosa (c) 043

a

b

c

0

02

04

Co

nce

ntr

acioacute

n b

iom

asa

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 5 Crecimiento micelial para tres diferentes concentraciones de sacarosa

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute sacarosa

como fuente de carbono

Una vez realizadas las cineacuteticas de crecimiento del P cubensis para cada

concentracioacuten de sacarosa empleada se procedioacute a ajustar los datos obtenidos al

modelo logiacutestico cabe recalcar que es necesario establecer los crecimientos

maacuteximos de biomasa obtenidos para cada uno de los ensayos los cuales fueron

026 gL 045 gL y 057 gL para concentraciones de 30 gL 50 gL y 70 gL de

sacarosa respectivamente

Una vez aplicado el modelo logiacutestico para cada tratamiento se obtuvieron valores

de velocidad maacutexima de crecimiento y biomasa inicial para cada concentracioacuten de

sacarosa utilizada en el medio los cuales se muestran en la tabla 3

53

Tabla 3 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando sacarosa como

fuente de carbono

30gL 50gL 70gL

microx (diacutea-sup1) 030 microx (diacutea-sup1) 014 microx (diacutea-sup1) 041

micromax (diacutea-sup1) 037 micromax (diacutea-sup1) 042 micromax (diacutea-sup1) 067

X0 (gL) 01 X0(gL) 01 X0 (gL) 011

R2 061 R2 089 R2 095

De la tabla 3 se ratifica que se utilizoacute una concentracioacuten inicial de biomasa igual

para cada una de las fermentaciones aproximadamente 01 gL ademaacutes se

observa un aumento en la velocidad maacutexima de crecimiento con respecto a la

cantidad de sacarosa empleada es decir que el hecho de haber aumentado la

concentracioacuten de sacarosa en el medio favorecioacute el aumento en la velocidad

maacutexima de crecimiento del P cubensis siendo eacutesta mayor cuando se trabajoacute a una

concentracioacuten de 70 gL de sacarosa De igual manera se aprecia que el

tratamiento que conteniacutea 70 gL de sacarosa presentoacute una velocidad especiacutefica de

crecimiento mayor que los demaacutes siendo eacutesta de 041 diacutea-1

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos el graacutefico 6 ilustra los

valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales graficados con

respecto al tiempo

54

0

01

02

03

04

05

06

0 2 4 6 8 10 12 14

Bio

mas

a (g

L)

Tiempo (Diacutea)

X exp (30 gL) X exp (50 gL) X exp (70 gL)

X teoacuterico (30 gL) X teoacuterico (50 gL) X teoacuterico (70 gL)

Graacutefico 6 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes

concentraciones de sacarosa

Del graacutefico 6 se puede observar como los valores de biomasa experimentales se

ajustaron a los valores de biomasa teoacutericos arrojados por el modelo logiacutestico lo

que quiere decir la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

cuando se utilizoacute 70 gL se ajustoacute correctamente al modelo logiacutestico lo que se

corrobora en la tabla 2 gracias al valor obtenido para el R2 que indica la relacioacuten

de los datos teoacutericos con respecto a los experimentales Por otro lado para las

fermentaciones de 30 gL y 50 gL de sacarosa a pesar de parecer que

presentaron un buen ajuste al calcular la relacioacuten de los datos teoacutericos con

respecto a los experimentales (R2) se concluye que el ajuste no fue tan bueno

55

313 Comparacioacuten entre el crecimiento micelial de P cubensis en los

cultivos sumergidos utilizando glucosa y sacarosa como fuente de

carbono

Ahora bien es igualmente importante realizar un anaacutelisis comparativo entre ambas

fuentes de carbono empleadas con el fin de determinar si existen o no diferencias

significativas entre dichas fuentes de carbono

De acuerdo al anaacutelisis estadiacutestico se dice que existen diferencias significativas del

crecimiento micelial del P cubensis en cuanto al diacutea y la concentracioacuten de

sustrato empleado es decir concentracioacuten de glucosa y sacarosa (Anexo 3) pero

se observa claramente que no hay diferencias significativas de dicho crecimiento

con respecto al tipo de sustrato utilizado debido a que el P-valor arrojado por la

estadiacutestica fue de 01217 lo que sugiere que se debe utilizar la sacarosa gracias

a la disminucioacuten de costos que se generariacutean durante el proceso todo ello gracias

al costo de la sacarosa es inferior al de glucosa Sin embargo para elegir la fuente

de carbono que mejores resultados arrojoacute no soacutelo se basoacute en la cantidad de

biomasa producida sino que se procedioacute a examinar los barridos espectrales

arrojados por el anaacutelisis de HPLC con el fin de determinar la fuente de carbono

que mejor resolucioacuten mostroacute del alcaloide que en esta investigacioacuten fue glucosa a

una concentracioacuten de 50 gL

De igual manera el graacutefico 7 muestra las medias obtenidas mediante el anaacutelisis

estadiacutestico para las fermentaciones trabajadas con glucosa y sacarosa Aun asiacute

es necesario hacer hincapieacute que eacuteste no es el criterio principal para la obtencioacuten

del medio que mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten por lo tanto se

deben seguir realizando los diferentes anaacutelisis descritos anteriormente en este

trabajo

56

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y

sacarosa)

Media para glucosa (a) 029

Media para sacarosa (a) 032

aa

0

01

02

03

Conc

entr

acioacute

n bi

omas

a (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 7 Crecimiento micelial para dos diferentes fuentes de carbono (glucosa y sacarosa)

314 Crecimiento micelial del P cubensis en cultivo sumergido utilizando

glucosa y fenilalanina en el medio

Se decidioacute realizar un uacuteltimo ensayo acerca del efecto que teniacutea la adicioacuten de un

aminoaacutecido llamado Fenilalanina (FA) al medio Fang-Zhong sobre la produccioacuten

del alcaloide y por ende sobre la generacioacuten de biomasa

Debido a los anaacutelisis realizados anteriormente se concluyoacute que la mejor fuente de

carbono fue la glucosa a una concentracioacuten de 50 gL De la misma manera que

en los numerales anteriores se evaluoacute la cineacutetica del crecimiento micelial del P

cubensis mediante los meacutetodos de peso huacutemedo y peso seco Las mediciones

fueron realizadas por duplicado y promediadas para la fuente de carbono elegida

(glucosa 50 gL) y las diferentes concentraciones de FA en el medio

correspondientes a 05 gL 1 gL 15 gL con el fin de encontrar el medio que

mejores resultados arrojoacute en cuanto a crecimiento micelial y generacioacuten del

57

alcaloide de intereacutes Los datos obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco se

muestran en el graacutefico 8

Cabe resaltar que junto con las tres fermentaciones de 05 gL 10 gL y 15 gL

de FA se montaron a su vez seis muestras correspondientes a los diacuteas 12 13 y

14 de la fermentacioacuten que conteniacutea 0 gL de FA eacutesto con el propoacutesito de analizar

los datos de manera estadiacutestica y poder hacer comparaciones con respecto a la

generacioacuten de biomasa y a la produccioacuten del alcaloide de intereacutes ambas medidas

con respecto a la concentracioacuten

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

11

12

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Biom

asa

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 8 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando diferentes concentraciones de FA y 50

gL de glucosa como fuente de carbono (Peso seco)

Al analizar el graacutefico 8 es decir el crecimiento micelial (concentracioacuten de

biomasa) seguacuten la concentracioacuten de FA en el tiempo se puede notar que no hubo

presencia de fase de latencia para ninguna de las concentraciones de FA

utilizadas ademaacutes el crecimiento de biomasa en cada caso se aprecia de manera

58

muy similar llegando los tres ensayos a la fase estacionaria el diacutea 12 de la

fermentacioacuten

Observando el graacutefico 8 se puede identificar que el mayor contenido de biomasa

fue de 108 gL obtenida el diacutea 13 para una concentracioacuten 10 gL de FA para

concentraciones de 05 gL y 15 gL de FA la concentracioacuten maacutexima de biomasa

fue 106 gL y 101 gL respectivamente Auacuten asiacute al considerar los resultados

obtenidos se puede ratificar que es indiferente la cantidad de FA necesaria para

obtener concentracioacuten de biomasa por ende se decide que el medio que mejores

resultados arrojoacute fue el que conteniacutea 05 gL FA debido a que fue la

concentracioacuten de FA que mejor resolucioacuten del alcaloide presentoacute paraacutemetro

observado mediante los cromatogramas obtenidos del anaacutelisis de HPLC (Anexos

19 20 y 21) y ademaacutes porque con dicha cantidad los costos de la materia prima

seriacutean menores Cabe resaltar que el uso de FA generoacute un aumento significativo

duplicando la produccioacuten de biomasa por lo tanto se testifica que siacute hubo

duplicacioacuten en cuanto a la concentracioacuten de biomasa en los medios que conteniacutea

FA con respecto a los medios que no conteniacutean FA se dice entonces que a su

vez se podriacutea haber generado mayor cantidad de Psilocibina en los medios que

teniacutean FA ya que dicho alcaloide se produce de manera intracelular por tal

razoacuten al aumentar la cantidad de biomasa en el medio se aumenta la cantidad de

dicho alcaloide

De igual manera se analizaron los datos estadiacutesticamente y se llegoacute a apreciar

que no existen diferencias significativas en cuanto a la produccioacuten de biomasa y la

cantidad de FA utilizada en el medio Del mismo modo al analizar la tabla de

contrastes muacuteltiple de rangos se reitera que siacute existen diferencias significativas

entre el crecimiento micelial de biomasa (concentracioacuten de biomasa) en el tiempo

cuando se trabajoacute con FA o sin eacuteste Eacutesto se puede observar en el graacutefico 9

(Anexo 4)

59

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 032

Media 05 gL FA (b) 065

Media 10 gL FA (b) 066

Media 15 gL FA (b) 069

a

b b b

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

Conc

entr

acioacute

n bi

omas

a (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 9 Crecimiento micelial para glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y tres diferentes concentraciones de FA

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute 50 gL de

glucosa como fuente de carbono y diferentes concentraciones de FA

En primer lugar se fijaron los valores de crecimiento maacuteximo de biomasa para

cada una de las concentraciones obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco con

el fin de hallar los paraacutemetros cineacuteticos mediante el modelo logiacutestico Los

crecimientos maacuteximos de biomasa obtenidos fueron los siguientes 106 gL 108

gL y 101 gL para concentraciones de 05 gL 10 gL y 15 gL de FA

respectivamente y 50 gL de glucosa

Una vez realizado el modelo logiacutestico para cada tratamiento se obtuvieron los

valores de velocidad maacutexima de crecimiento y concentracioacuten de biomasa inicial

para cada ensayo los cuales se muestran en la tabla 4

60

Tabla 4 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando 50 gL de glucosa

como fuente de carbono y diferentes concentraciones de FA

05gL 10gL 15gL

microx (diacutea-sup1) 018 microx (diacutea-sup1) 012 microx (diacutea-sup1) 012

micromax (diacutea-sup1) 045 micromax (diacutea-sup1) 035 micromax (diacutea-sup1) 044

X0 (gL) 01 X0 (gL) 017 X0 (gL) 016

R2 095 R2 082 R2 088

Seguacuten los valores arrojados por el modelo logiacutestico que se encuentran

presentados en la tabla 4 se puede decir que se presentoacute una valor de biomasa

inicial similar para los tratamientos de 1 gL y 15 gL de FA mientras que para las

fermentaciones que conteniacutean 05 gL de FA se tiene una diferencia de un 50

aproximadamente Ademaacutes se puede observar que a la concentracioacuten de 05 gL

de FA es la que mayor velocidad maacutexima de crecimiento presenta siendo esta

045 diacuteamacrsup1 a su vez dicha concentracioacuten presentaacute la microx mayor correspondiente a

018 diacutea-1 Debido a eacutesto y al criterio de mejor resolucioacuten del alcaloide observado

en los anaacutelisis de HPLC (Anexos 19 20 y 21) se concluye que el medio que

mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten para la generacioacuten de biomasa

y la produccioacuten de la Psilocibina es 05 gL de FA y 50 gL de glucosa

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos el graacutefico 10 muestra

los valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales graficados con

respecto al tiempo

61

0

02

04

06

08

1

12

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Bio

mas

a (g

L)

Tiempo (Diacutea)

X exp (05 gL) X exp (10 gL) X exp (15 gL)

X teoacuterico (05 gL) X teoacuterico (10 gL) X teoacuterico (15 gL)

Graacutefico 10 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes

concentraciones de FA y 50 gL de glucosa

Se puede decir gracias al graacutefico 10 que los valores de biomasa experimentales

se ajustaron a los valores de biomasa teoacutericos hallados mediante el modelo

logiacutestico es decir la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

cuando se usaron diferentes concentraciones de FA en el medio se ajustoacute

correctamente al modelo logiacutestico esto se reitera con los valores de R2 mostrados

anteriormente en la tabla 4

32 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE

DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

La evaluacioacuten del consumo de sustrato durante la fermentacioacuten con respecto al

tiempo es de suma importancia puesto que eacuteste es el principal componente

limitante del crecimiento presente en el medio de cultivo

62

A continuacioacuten se analizaraacuten dichos consumos para los diferentes ensayos

321 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando diferentes concentraciones de glucosa

Una vez halladas las concentraciones de sustrato para cada una de las

fermentaciones que conteniacutean glucosa en el medio se procedioacute a graficar dichos

valores con respecto al tiempo

El graacutefico 11 ilustra los datos obtenidos sobre el consumo de sustrato de las tres

fermentaciones que conteniacutean glucosa y a su vez como se comportoacute el

crecimiento de biomasa para cada ensayo durante los 14 diacuteas de fermentacioacuten

0

01

02

03

04

05

06

07

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14B

iom

asa

(gL

)

Glu

cosa

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50GL 70 GL 30gL 50gL 70gL

Graacutefico 11 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de glucosa como

fuente de carbono

Al observar el graacutefico 11 se expone que el P cubensis consumioacute mayor cantidad

de glucosa cuando esta estaba a una concentracioacuten de 70 gL correspondiendo a

63

un porcentaje de 62 mientras que para 50 gL y 30 gL fue de 23 y 30

respectivamente

Comparando el consumo de glucosa en sus diferentes concentraciones con el

crecimiento micelial del hongo se puede observar que a una concentracioacuten de

glucosa de 30 gL no soacutelo se tuvo un menor consumo de sustrato sino que

tambieacuten se generoacute un menor crecimiento de biomasa Mientras que a

concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa a pesar de presentar diferencias

en cuanto al porcentaje de sustrato consumido el crecimiento micelial es similar

(no presenta diferencias significativas) lo que indica que el hongo no requiere

tanta concentracioacuten de glucosa para su crecimiento eacutesto se puede afirmar soacutelo

para este ensayo a estas condiciones

De igual manera en el graacutefico 11 al analizar la tendencia del consumo de

sustrato las concentraciones de glucosa de 50 gL y 70 gL presentan una

disminucioacuten notoria hasta el diacutea 11 para dicho consumo Esto se debe a que en

ese diacutea inicioacute la fase estacionaria del hongo en ambas fermentaciones en donde

el P cubensis requeriacutea alimento uacutenicamente para mantenerse y producir

metabolitos secundarios Mientras que para la concentracioacuten de glucosa de 30 gL

el consumo de glucosa fue muy poco a partir del quinto diacutea de la fermentacioacuten

esto se atribuye a que la cineacutetica de crecimiento micelial del P cubensis presentoacute

una fase estacionaria temprana entre los diacuteas 8 y 11 indicando que no necesitaba

consumir casi glucosa puesto que no estaba creciendo

322 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando diferentes concentraciones de sacarosa

Los datos obtenidos sobre el consumo de sacarosa para cada una de las

concentraciones utilizadas (30 gL 50 gL y 70 gL de sacarosa) durante los 14

diacuteas de la fermentacioacuten se muestran en el graacutefico 12 a su vez se ilustran en dicho

64

graacutefico el comportamiento del crecimiento micelial para cada ensayo durante los

14 diacuteas de fermentacioacuten para efectos de anaacutelisis

0

01

02

03

04

05

06

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Sac

aro

sa (g

L)

Tiempo (diacuteas)

30gL 50gL 70gL 30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 12 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de sacarosa como

fuente de carbono

Al observar el graacutefico 12 se puede decir que el P cubensis consumioacute mayor

cantidad de sacarosa cuando eacutesta estaba a una concentracioacuten de 70 gL en el

medio presentando un porcentaje de consumo del 49 mientras que para las

concentraciones de 50 gL y 30 gL de sacarosa se tuvo un porcentaje de

consumo de 24 y 37 Esto igual que en el consumo de glucosa se puede

deber a que al tener mayor concentracioacuten de sustrato en el medio el P cubensis

genera mayor afinidad por el mismo haciendo que dicho hongo se consuma

grandes cantidades de sacarosa durante el tiempo

Igualmente se observa que aproximadamente en el noveno diacutea de la

fermentacioacuten las tres diferentes concentraciones de glucosa (30 gL 50 gL y 70

65

gL) se mantienen casi constantes en el tiempo ello gracias a que en este diacutea el

hongo se encontraba en fase estacionaria en los tres ensayos

323 Comparacioacuten entre el consumo de sustrato de P cubensis en los

cultivos sumergidos con diferentes fuentes de carbono

Con el fin de identificar cuaacutel de las dos fuentes de carbono fue consumida en

mayor proporcioacuten por parte del P cubensis se procedioacute a realizar un anaacutelisis

estadiacutestico donde comparamos las dos fuentes de carbono empleados con

respecto al consumo de sustrato obtenido (concentracioacuten de glucosa y sacarosa

en cada uno de los medios) donde se consiguioacute un P-valor de 00811 con

respecto al tipo de sustrato lo que indica que no existen diferencias en cuanto al

consumo de sustrato y el tipo del mismo es decir es indiferente cuaacutel de los dos

sustratos (glucosa o sacarosa) se utilice para que se del consumo del mismo por

parte del P cubensis Observacioacuten que se reitera en la tabla de contraste muacuteltiple

que muestra que se trabajoacute como un grupo homogeacuteneo Igualmente el graacutefico 13

muestra las medias de consumo de sustrato (concentracioacuten durante los 14 diacuteas)

obtenidas mediante el anaacutelisis estadiacutestico y reitera que no existen diferencias

significativas con respecto al tipo de sustrato utilizado para el cultivo del P

cubensis en medio sumergido (Anexo 5)

66

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 3431

Media sacarosa (a) 3678

a

a

32

34

36

38

Co

nce

ntr

acioacute

n s

ust

rato

(g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 13 Consumo de sustrato para cada una de las fuentes de carbono utilizadas

Aun asiacute al comparar los graacuteficos 11 y 12 se puede observar un mayor consumo

de glucosa que de sacarosa lo que lleva a concluir que es mejor emplear la

primera (glucosa)

324 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando glucosa y fenilalanina en el medio

Los datos obtenidos acerca del consumo de sustrato durante los 14 diacuteas de la

fermentacioacuten para cada uno de los medios que conteniacutean 50 gL de glucosa y

diferentes concentraciones de FA (05 gL 1 gL y 15 gL) se muestran en el

graacutefico 14 De igual manera se ilustran en dicho graacutefico las cineacuteticas de

crecimiento micelial para cada una de las fermentaciones que teniacutean 50 gL de

glucosa y diferentes concentraciones de FA con el fin de realizar los anaacutelisis

pertinentes

67

0

02

04

06

08

1

12

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Glu

cosa

50

gL

+ F

A (g

L)

Tiempo (diacuteas)

05gL 10gL 15gL 05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 14 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando 50 gL de glucosa como fuente de carbono y

diferentes concentraciones de FA

Analizando el graacutefico 14 se puede decir que el consumo de glucosa durante el

tiempo fue igual para las fermentaciones que conteniacutea concentraciones de 1 gL y

15 gL de FA dichos consumos corresponde a valores de 23 mientras que

para el ensayo que teniacutea una concentracioacuten de 05 gL de FA el porcentaje de

consumo fue del 18 Asimismo se presentaron diferencias significativas en

cuanto al consumo de sustrato entre los diferentes ensayos

El graacutefico 15 expone las medias del consumo de sustrato (concentracioacuten) de cada

una de las muestras y las diferencias existentes entre ellas se evidencia que la

adicioacuten de FA disminuyoacute el consumo de glucosa ademaacutes que en los ensayos se

presentaron tres grupos homogeacuteneos diferentes En el primer grupo (a) que

contiene las fermentaciones del P cubensis con una concentracioacuten de 50 gL de

glucosa y en ausencia de FA se obtuvo una media de 356 gL la cual indica un

mayor consumo de sustrato Luego el segundo grupo (c) se compone de las

concentraciones de 1 gL y 15 gL de FA presentando una media de 413 gL y

de 426 gL respectivamente y el uacuteltimo grupo (b) corresponde a una

68

concentracioacuten de 05 gL de FA el cual presenta el menor consumo de glucosa al

exponer una media 466 gL

Seguacuten lo anterior y el graacutefico 15 se dice que siacute existieron diferencias significativas

en cuanto al consumo de sustrato (concentracioacuten durante los 14 diacuteas) en los

uacuteltimos tres diacuteas cuando se trabajo con FA y sin FA y a su vez se encontraron

diferencias significativas de la concentracioacuten de sustrato en el medio cuando se

teniacutea una concentracioacuten de FA correspondiente a 05 gL con relacioacuten a las otras

dos concentraciones de FA (10 gL y 15 gL) mientras que entre estas dos

uacuteltimas concentraciones de FA (10 gL y 15 gL) no se encontraron diferencias

significativas (Anexo 6)

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 3564

Media 05 gL FA (b) 466

Media 10 gL FA (c) 4131

Media 15 gL FA (c) 426

a

b c c

0

10

20

30

40

50

60

Conc

entr

acioacute

n su

stra

to (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 15 Consumo de sustrato para cada una de las concentraciones de FA utilizadas

69

33 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE

DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

Las fuentes de proteiacutena que posee el medio de Fang-Zhong son extracto de

levadura y peptona que representan una cantidad de 10 gL para cada ensayo

eacutesta cantidad se mantuvo constante para cada fermentacioacuten

Se evaluoacute el consumo de proteiacutena por parte del P cubensis durante los 14 diacuteas

de la fermentacioacuten para cada uno de los ensayos

A continuacioacuten se analizan los resultados obtenidos para cada uno de los

tratamientos

331 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de glucosa

Una vez se calcularon las concentraciones de proteiacutena en el medio para cada

ensayo se graficaron dichos valores con respecto al tiempo

El graacutefico 16 muestra como se comportoacute el consumo de proteiacutena con respecto al

tiempo para cada una de las tres concentraciones de glucosa utilizadas y a su vez

como se comportoacute el crecimiento de biomasa para cada ensayo durante los 14

diacuteas de fermentacioacuten

70

0

01

02

03

04

05

06

07

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Pro

tein

a (g

L)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50 GL 70 GL 30 gL Biomasa 50 gL Biomasa 70 gL Biomasa

Graacutefico 16 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de glucosa como

fuente de carbono

Analizando el graacutefico 16 se puede observar que el consumo de proteiacutena se dio

casi en su totalidad El ensayo que mayor consumo de proteiacutena presentoacute fue el

que conteniacutea 30 gL de glucosa arrojando un porcentaje de consumo del 98

mientras que las fermentaciones realizadas a concentraciones de 50 gL y 70 gL

de glucosa presentaron un porcentaje de consumo de proteiacutena del 91 y 90

respectivamente

Al enfocarnos en la relacioacuten existente entre el consumo de proteiacutena y el

crecimiento micelial del P cubensis se puede notar gracias al graacutefico 16 que la

relacioacuten es directamente proporcional debido a que el consumo de proteiacutena fue

permanente mientras el hongo se encontraba en fase exponencial es decir el P

cubensis necesitaba de la proteiacutena para aumentar su crecimiento mientras que en

el momento en que el microorganismo comenzoacute su fase estacionaria la

concentracioacuten de proteiacutena en el medio se mantuvo constante esto uacuteltimo soacutelo es

vaacutelido para concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa puesto que ambas

llegaron a la fase estacionaria

71

332 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de sacarosa

Una vez obtenidos los valores de consumo de proteiacutena para cada concentracioacuten

de sacarosa utilizada se precedioacute a graficarlos con respecto al tiempo dichos

datos se encuentran en el graacutefico 17 De igual manera en este graacutefico se

representa la cineacutetica de crecimiento de biomasa para el P cubensis de acuerdo a

las distintas concentraciones de sacarosa utilizadas

0

01

02

03

04

05

06

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Prot

eiacutena

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50 GL 70 GL 30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 17 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de sacarosa como

fuente de carbono

El graacutefico 17 ilustra el consumo casi en su totalidad de la proteiacutena para cada uno

de los tratamientos El ensayo que mayor consumo de proteiacutena presentoacute fue el

que conteniacutea 30 gL de sacarosa exponiendo un porcentaje de consumo del 89

mientras que las concentraciones de 50 gL y 70 gL de sacarosa arrojaron

porcentajes de consumo del 86 y 57 respectivamente

Ahora bien al analizar el crecimiento del P cubensis con respecto al consumo de

proteiacutena se evidencia claramente que el consumo disminuyoacute permanentemente

72

en el tiempo mientras el hongo se encontraban en estado exponencial indicando

el intereacutes del P cubensis por la proteiacutena siendo eacutesta utilizada por el mismo para

aumentar su tamantildeo y biomasa

Durante los diacuteas 4 y 10 las fermentaciones que conteniacutean concentraciones de 30

gL y 70 gL de sacarosa presentaron un alto consumo de proteiacutena a pesar de

que el P cubensis se encontraba en estos dos ensayos en fase estacionaria fase

en la cual no se requiere consumir grandes cantidades de sustrato puesto que el

hongo soacutelo necesitaba alimentarse para mantenerse o para producir productos no

ligados al crecimiento maacutes no para cambiar la cantidad de biomasa presente en el

medio Asimismo la concentracioacuten de 50 gL de sacarosa tambieacuten presentoacute un

alto consumo de proteiacutena durante los diacuteas 4 y 8 en donde se creiacutea estar en una

fase estacionaria temprana lo dicho anteriormente reitera una vez maacutes la afinidad

que el P cubensis presentoacute con respecto a las fuentes de proteiacutena usadas

333 Comparacioacuten entre el consumo de proteiacutena de P cubensis en los

cultivos sumergidos con diferentes fuentes de carbono

Con el fin de conocer cuaacutel de los dos tipos de sustrato empleado fue mayormente

consumido se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico

En el graacutefico 18 se ilustran las medias de consumo de proteiacutena (concentracioacuten)

arrojadas mediante el anaacutelisis estadiacutestico sobre el consumo de proteiacutena cuando se

utilizoacute glucosa o sacarosa en el medio y se evidencia que existen diferencias

significativas en cuanto a la concentracioacuten de proteiacutena en el tiempo en el medio

cuando se realizoacute el experimento con glucosa y cuando se utilizoacute sacarosa

arrojando asiacute dos grupos homogeacuteneos el primero (a) presenta una media de 465

gL mientras que el grupo dos (b) arroja un valor de media de 609 gL indicando

un menor consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en el medio sumergido

73

de Fang-Zhong cuando se utilizoacute sacarosa como principal fuente de carbono

(Anexo 7)

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 465

Media sacarosa (b) 609

a

b

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Conc

entr

acioacute

n pr

oteiacute

na (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 18 Consumo de proteiacutena para cada una de las fuentes de carbono utilizadas

334 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

glucosa y FA en el medio

Una vez se obtuvo la concentracioacuten de proteiacutena en el medio para cada

concentracioacuten de FA utilizada se precedioacute a graficar dichos valores con respecto

al tiempo los cuales se ilustran en el graacutefico 19 ademaacutes se muestran en dicho

graacutefico las cineacuteticas de crecimiento de biomasa para cada ensayo

74

0

02

04

06

08

1

12

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Pro

teiacuten

a (g

L)

Tiempo (diacuteas)

05 gL 1 gL 15 gL 05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 19 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando 50 gL de glucosa como fuente de carbono y

diferentes concentraciones de FA

De igual forma que para la fermentacioacuten que teniacutea 50 gL de glucosa en el medio

realizada anteriormente para dichos ensayos el consumo de proteiacutena fue

permanente y se dio casi en su totalidad El ensayo que mayor consumo de

proteiacutena presentoacute fue el que conteniacutea 05 gL de FA arrojando un porcentaje de

consumo del 86 aun asiacute el porcentaje de consumo arrojado por la fermentacioacuten

de 1 gL de FA fue del 84 indicando que no existen diferencias con respecto al

consumo de proteiacutena entre dichas cantidades de FA utilizadas Mientras que el

porcentaje de consumo para 15 gL de FA fue inferior presentando un valor del

72 De acuerdo a los resultados mencionados anteriormente se puede decir que

a mayor concentracioacuten de FA en el medio se presenta menor consumo de

proteiacutena por parte del P cubensis esto se puede afirmar uacutenicamente para los

resultados obtenidos durante esta investigacioacuten a ciertas condiciones

Analizando ahora la relacioacuten entre el consumo de proteiacutena y el crecimiento

micelial se puede ver que al igual que para los ensayos con glucosa a 50 gL se

75

tiene un consumo permanente mientras se estaacute en fase exponencial y una vez se

llega a la fase estacionario alrededor del diacutea 12 la concentracioacuten de proteiacutena en

el medio se estabilizoacute

A la hora de indagar los datos estadiacutesticamente se puede observar que no existen

diferencias significativas sobre el consumo de proteiacutena (concentracioacuten) en el

tiempo con respecto al tipo de sustrato pero al comparar los resultados con los

ensayos donde se antildeadioacute FA al medio se encontroacute que siacute existen diferencias

significativas Se crearon dos grupos homogeacuteneos el primero cuenta con glucosa

y sacarosa presentando medias (cantidad de proteiacutena en el medio) de 468 gL y

473 gL respectivamente mientras que el ensayo con FA se encuentra en otro

grupo en donde su consumo de proteiacutena fue menor presentando una media

(cantidad de proteiacutena en el medio) de 614 gL (Anexo 8)

Tratamientos con y sin FA

Media glucosa (a) 468

Media sacarosa Proteiacutena (a) 473

Media fenilalanina (b) 614

a a

b

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Co

nce

ntr

acioacute

n p

rote

iacutena

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 20 Consumo de proteiacutena para los ensayos con y sin FA

76

34 ESTUDIO CUALITATIVO DE LA PRESENCIA DEL ALCALOIDE

Posterior a las fermentaciones de glucosa sacarosa y glucosa 50 gL con FA y

los respectivos anaacutelisis se realizoacute un uacuteltimo anaacutelisis que a la vez fue el de mayor

relevancia a la hora de determinar cuaacutel de los medios fue el que mejores

resultados arrojoacute En primera instancia se utilizoacute el reactivo de Dragendorff como

indicador de alcaloide para analizar las muestras de los diacuteas 12 13 y 14 con el fin

de esclarecer la presencia de alcaloides (Anexo 17)

Una vez detectada la presencia de alcaloides gracias a la coloracioacuten naranja

presentada en las muestras se procedioacute a realizar la teacutecnica de HPLC con el fin

de hallar un porcentaje del compuesto de intereacutes basado en las aacutereas obtenidas

de los cromatogramas (asumiendo un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72

minutos)

341 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el

medio no conteniacutea FA

A la hora de analizar y confirmar cuaacutel fue el mejor ensayo de los experimentos

realizados se tuvo como criterio base determinar la fuente de carbono y su

respectiva concentracioacuten que mejor presencia del compuesto de intereacutes arrojoacute

supuesto a un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

Inicialmente al obtener los anaacutelisis estadiacutesticos se deduce que no existieron

diferencias significativas entre el aacuterea del pico de intereacutes con respecto a todos los

picos arrojados por el cromatograma y los factores estudiados (tipo de sustrato

diacutea de fermentacioacuten y concentracioacuten) puesto que se obtuvieron valores de P-valor

77

de 03310 09580 y 08336 respectivamente es decir no importa queacute tipo de

sustrato se utilice la produccioacuten de alcaloide no tendraacute variaciones (Anexo 9)

Al analizar el graacutefico 21 se puede observar que las medias de las aacutereas halladas

para los diferentes ensayos con glucosa y sacarosa no presentaron diferencias

significativas es decir pertenecen al mismo grupo homogeacuteneo (a) lo que ratifica

lo dicho anteriormente

Tratamiento de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 235916

Media sacarosa (a) 337147

a

a

0

7000

14000

21000

28000

35000

42000

Aacutere

a de

Com

pues

to

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 21 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para las dos fuentes de carbono

Por tal razoacuten fue necesario hacer un anaacutelisis cualitativo de los cromatogramas

obtenidos mediante HPLC el cual se basoacute en la forma del pico arrojado por la

teacutecnica La figura 6 ilustra dicho anaacutelisis

78

Buena resolucioacuten de pico Mala resolucioacuten de pico

(a) (b)

Figura 6 Cromatogramas de dos diferentes fermentaciones de P cubensis que ilustran el criterio de escogencia del mejor ensayo realizado (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

Primero fue necesario observar el tamantildeo del pico y posterior a eacutesto determinar

su resolucioacuten La figura 6 ilustra dos ejemplos el de 50 gL de glucosa el diacutea 13 y

50 gL de sacarosa el diacutea 14 mientras el primero muestra un pico grande y

definido la segunda fermentacioacuten ilustra un pico grande pero poco definido

indicando que en este caso no se resolvioacute correctamente el alcaloide es decir no

se logroacute una buena separacioacuten De esta manera se analizaron los diferentes

cromatogramas para los diacuteas 12 (Anexo 19) 13 (Anexo 20) y 14 (Anexo 21) de

cada fermentacioacuten arrojando diferencias entre los ensayos y llevando a la

conclusioacuten de que la fermentacioacuten que mejores resultados arrojoacute fue la que

conteniacutea 50 gL de glucosa

79

342 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el

medio conteniacutea FA

Despueacutes de realizada la fermentacioacuten con glucosa 50 gL y concentraciones de

FA de 05 gL 10 gL y 15 gL se procedioacute de igual manera que en el estudio sin

FA a evaluar cuaacutel de estas tres concentraciones de FA exhibioacute mejor resolucioacuten

del alcaloide

Inicialmente se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico el cual arrojoacute que no existen

diferencias significativas con respecto al aacuterea de pico que en este caso debido al

supuesto representa la Psilocibina y los diacuteas 12 13 y 14 de la fermentacioacuten

Mediante el graacutefico 22 se puede decir que en los uacuteltimos tres diacuteas de las

fermentaciones que conteniacutean FA en el medio no existen diferencias significativas

con respecto al alcaloide de intereacutes obtenido es decir en los tres se produjo el

alcaloide (Anexo 10)

Tratamientos de los uacuteltimos tres diacuteas de fermentacioacuten usando FA

Media diacutea 12 (a) 411758

Media diacutea 13 (a) 413401

Media diacutea 14 (a) 44860

a a a

0

10000

20000

30000

40000

50000

Aacutere

a Co

mpu

esto

Letras diferentes denotan diferencias significativas

Graacutefico 22 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos en los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten

con FA y glucosa

80

Igual que en numeral anterior fue necesario realizar anaacutelisis cualitativo para los

cromatogramas por ende se requirioacute observar el tamantildeo del pico y posterior a

eacutesto determinar su resolucioacuten

Buena resolucioacuten de pico Mala resolucioacuten de pico

(a) (b)

Figura 7 Cromatogramas de dos diferentes fermentaciones de P cubensis que ilustran el criterio de escogencia del mejor ensayo realizado (a) 05 gL

FA (b) 15 gL FA

La figura 7 ejemplifica el anaacutelisis realizado para la seleccioacuten del mejor ensayo

ejecutado Se tienen dos cromatogramas el de 05 gL de FA en el diacutea 13 y el de

15 gL de FA para el mismo diacutea

A todos los cromatogramas obtenidos para los diacuteas 12 (Anexo 19) 13 (Anexo 20)

y 14 (Anexo 21) se realizoacute el mismo anaacutelisis y se concluyoacute que la concentracioacuten

maacutes apropiada para la obtencioacuten de la los compuestos producidos por P cubensis

fue de 05 gL de FA debido a que eacuteste generariacutea una disminucioacuten en los costos

81

35 ESTUDIO PORCENTUAL (AacuteREA) DEL ALCALOIDE REALIZADO PARA

LOS DIFERENTES ENSAYOS

Se calculoacute el porcentaje de aacuterea correspondiente al pico que identificoacute que se

asumioacute como el correspondiente a la Psilocibina gracias a la suposicioacuten realizada

del tiempo de retencioacuten

A continuacioacuten se presentan los valores obtenidos y sus respectivos anaacutelisis para

cada tratamiento

351 Porcentaje de la Psilocibina (suposicioacuten) cuando el medio no conteniacutea

FA

Debido a que no se contaba con un estaacutendar de Psilocibina los resultados

mostrados en la tabla 5 se obtuvieron realizando un porcentaje con respecto a las

aacutereas bajo la curva arrojadas mediante el anaacutelisis de cromatografiacutea de alta

eficiencia (Anexos 19 20 y 21) En dichos anexos se encuentran resaltadas en

negrilla aquellas aeacutereas utilizadas

Tabla 5 Porcentaje de aacuterea hallado mediante HPLC para los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten con concentraciones de 30 gL 50 gL y 70 gL de glucosa

y sacarosa con un tiempo de retencioacuten de 62 y 72 minutos

Diacutea Glucosa

(gL)

Aacuterea

(compuesto

Tr= 62-72)

Sacarosa

(gL)

Aacuterea

(compuesto

Tr= 62-72)

12 30 60650 30 3664

12 50 7396 50 5857

12 70 4816 70 3415

13 30 702 30 2876

13 50 6815 50 4113

13 70 6733 70 5583

14 30 4824 30 2756

14 50 4821 50 2792

14 70 017 70 1429

82

A la hora de analizar los datos de la tabla 5 se puede observar que el mayor

porcentaje de aacuterea se obtuvo cuando se trabajoacute con glucosa como fuente de

carbono y concretamente a una concentracioacuten de 50 gL

Analizando los datos estadiacutesticamente no se obtuvieron diferencias significativas

en cuanto a la produccioacuten del compuesto (aacuterea) con respecto al tipo de sustrato

utilizado durante las fermentaciones es decir es indiferente si se utiliza glucosa o

sacarosa en el cultivo de P cubensis en medio sumergido de Fang-Zhong

El graacutefico 23 ilustra las medias (aacuterea) obtenidas para la produccioacuten de alcaloide en

las dos diferentes fuentes de carbono es decir glucosa y sacarosa exponiendo

un uacutenico grupo homogeacuteneo con medias (produccioacuten de alcaloide) de aacutereas de

219635 y 234391 para glucosa y sacarosa respectivamente (Anexo 11)

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 219635

Media sacarosa (a) 234391

a

a

2000

2100

2200

2300

2400

Aacuterea

Com

pues

to

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 23 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para cada una de las fuentes de carbono

utilizadas

Aun asiacute estudiando los graacuteficos de HPLC con el criterio mencionado

anteriormente es decir observando el tamantildeo del pico y su resolucioacuten del mismo

83

se observoacute claramente que la presencia del alcaloide (tiempo de retencioacuten

supuesto entre 62 y 72 minutos) fue mejor cuando se trabajoacute con glucosa a una

concentracioacuten de 50 gL debido que presenta el mejor pico

352 Porcentaje de aacuterea de compuestos presentes en P cubensis cuando

el medio conteniacutea FA

Con el fin de observar si la adicioacuten de FA al medio si arrojoacute mejores resultados en

cuanto a la produccioacuten del compuesto presente entre un rango de 62 y 72

minutos como tiempo de retencioacuten se procedioacute a calcular el porcentaje del aacuterea

de intereacutes de acuerdo a las aacutereas arrojadas para cada ensayo por medio del

anaacutelisis de HPLC Los datos obtenidos se ilustran a continuacioacuten en la tabla 6

Tabla 6 Porcentaje hallado mediante HPLC para los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten con concentraciones de 05 gL 10 gL y 15 gL de FA y 50 gL

de glucosa con un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

Diacutea

Glucosa

50 gL +

FA

Aacuterea

(compuesto

Tr=62-72)

12 0 4315

12 05 2931

12 1 6236

12 15 847

13 0 3257

13 05 7549

13 1 4790

13 15 2721

14 0 4822

14 05 3863

14 1 5801

14 15 2102

84

Al detallar la tabla 6 puede observarse que el ensayo que mayor porcentaje de

aacuterea arrojoacute fue el que conteniacutea 05 gL de FA arrojando su maacuteximo porcentaje

correspondiente a 755 el diacutea 13 Aun asiacute las diferencias existentes entre ellos

no fueron significativas

Ahora bien al analizarlos estadiacutesticamente se encontroacute que la produccioacuten del

alcaloide en presencia de FA presentoacute la misma tendencia que los ensayos

analizados anteriormente sin eacutesta pero gracias a que este aminoaacutecido duplico la

cantidad de biomasa y debido a que el compuesto de intereacutes se produce

intracelularmente se afirma que el uso de FA aumentoacute la generacioacuten del

compuesto evaluado (Anexo 12)

El graacutefico 24 presenta las diferentes medias en cuanto al porcentaje de aacuterea del

compuesto presente entre 62 y 72 minutos para los diferentes tratamientos de

glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y sus concentraciones respectivas de FA

Claramente se ve que soacutelo existe un grupo homogeacuteneo lo que reafirma que no

existen diferencias significativas de la produccioacuten con respecto a las

concentraciones de FA

85

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 3122

Media 05 gL FA (a) 2391

Media 10 gL FA (a) 2823

Media 15 gL FA (a) 2113

a

aa

a

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Aacutere

a Co

mpu

esto

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 24 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para cada una de las concentraciones de

FA utilizadas

Debido a que no se encontraron diferencias significativas en cuanto al porcentaje

de aacuterea obtenido mediante los cromatogramas se concluye que el mejor medio es

el que tiene como fuente de carbono glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y una

adicioacuten de 05 gL de FA puesto que genera una disminucioacuten en costos

86

CONCLUSIONES

No existen diferencias significativas en el crecimiento micelial de P

cubensis en medio sumergido Fang-Zhong cuando se trabaja con fuentes

de carbono glucosa y sacarosa sin embargo se decide trabajar con 50 gL

de glucosa puesto que eacuteste tiene una buena presencia de alcaloide y a su

vez una mejor produccioacuten de biomasa

La concentracioacuten de glucosa utilizada para el crecimiento de P cubensis

influye en el crecimiento micelial obteniendo concentraciones de biomasa

de 062 gL 055 gL y 048 gL para concentraciones de sustrato de 70 50

y 30 gL de glucosa siendo las dos primeras significativamente diferentes

con respecto a la de 30 gL

La concentracioacuten de sacarosa utilizada para el crecimiento de P cubensis

influye en el crecimiento micelial obteniendo concentraciones de biomasa

de 057 gL 045 gL y 026 gL para concentraciones de sustrato de 70 50

y 30 gL de sacarosa siendo significativamente diferentes entre ellas

La resolucioacuten de los picos obtenidos por RP-HPLC del extracto de P

cubensis fue mayor para las fermentaciones realizadas con una

concentracioacuten de 50 gL de glucosa lo que conllevoacute a utilizarlo al realizar

los ensayos que conteniacutean en el medio FA

La concentracioacuten de biomasa de P cubensis obtenida en cultivo sumergido

en medio Fang-Zhong con glucosa se duplicoacute con la adicioacuten de FA No

obstante no existen diferencias significativas entre las concentraciones de

FA utilizadas

87

El consumo de proteiacutena presentada por P cubensis en medio Fang-Zhong

fue casi del 100 mientras que el consumo de sustrato para el mismo

medio estuvo alrededor del 40

El consumo de sustrato durante el transcurso de las fermentaciones que no

conteniacutean FA en el medio no presentoacute diferencias significativas con

respecto a las dos fuentes de carbono utilizadas Mientras que en aquellas

fermentaciones donde se agregoacute FA al medio siacute existieron diferencias

significativas entre las fermentaciones de 15 y 1 gL de FA con respecto a

los ensayos realizados con 05 gL FA Sin embargo el P cubensis

consumioacute mayor cantidad de sustrato cuando el medio no conteniacutea FA

Se evidencioacute que el P cubensis consumioacute mayor cantidad de proteiacutena

cuando el sustrato utilizado en el medio fue glucosa y a su vez se detecto

que la adicioacuten de FA al medio tuvo como efecto la disminucioacuten en el

consumo de sustrato por parte del microorganismo

El consumo de sustrato y de proteiacutena tuvo un comportamiento similar

puesto que fue consumido permanentemente durante la fase exponencial

para cada uno de los tratamientos realizados es decir las concentraciones

de 30 gL 50 gL y 70 gL de glucosa y sacarosa como fuente de carbono y

de 05 gL 1 gL y 15 gL de FA teniendo como fuente de carbono glucosa

a una concentracioacuten de 50 gL mientras que en la fase estacionaria su

consumo se disminuyoacute permaneciendo casi constante

Despueacutes de realizados los estudios en cuanto a la produccioacuten del

compuesto presente entre 62 y 72 minutos para cada uno de los ensayos

no se evidenciaron diferencias significativas entre las dos fuentes de

carbono utilizadas (glucosa y sacarosa)

88

La adicioacuten del precursor llamado Fenilalanina (FA) al medio sumergido

Fang-Zhong para llevar a cabo el cultivo del P cubensis tuvo influencia en

cuanto a la produccioacuten de compuesto presente entre tiempo de retencioacuten de

62 y 72 minutos debido a que eacuteste duplicoacute la concentracioacuten de biomasa

en el medio se dice entonces que la produccioacuten aumentoacute al ser eacuteste de

produccioacuten intracelular

La resolucioacuten del compuesto presente entre el tiempo de retencioacuten de 62 a

72 minutos se obtuvo mejor en el ensayo que conteniacutea 05 gL de FA y al

saber que no existieron diferencias significativas en la produccioacuten en cuanto

al porcentaje de aacutereas obtenido con respecto a las demaacutes concentraciones

de FA se afirma que eacuteste es el medio que mejores resultados arrojoacute para

el crecimiento de P cubensis y la produccioacuten de Psilocibina

89

RECOMENDACIONES

Se sugiere observar el efecto que tiene la variacioacuten de las revoluciones a

las cuales se realizaron las fermentaciones para ver como variacutea el

crecimiento del P cubensis en medio sumergido Fang-Zhong con respecto

a dicho factor

Debido a que soacutelo se realizaron anaacutelisis sobre el crecimiento del P

cubensis en medio sumergido haciendo uso de dos sustratos diferentes

(glucosa y sacarosa) seriacutea recomendable realizar el mismo anaacutelisis para

otro tipo de sustrato como por ejemplo melaza por su bajo costo

Del mismo modo seriacutea apropiado realizar el estudio con otro tipo de

precursor y en otras concentraciones para ver la incidencia de eacuteste en el

comportamiento del hongo

Se recomienda realizar un escalamiento de dicho proceso en un biorreactor

con el fin de evaluar a mayor escala el crecimiento del P cubensis y la

produccioacuten del alcaloide

Debido a que la proteiacutena se comportoacute como el principal nutriente se sugiere

para una proacutexima investigacioacuten evaluar diferentes concentraciones de

proteiacutena en el medio

90

ANEXOS

Anexo 1 Anaacutelisis de varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa

Tabla 7 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa)

Tabla 8 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa)

91

Anexo 2 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con sacarosa

Tabla 9 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (sacarosa)

Tabla 10 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (sacarosa)

92

Anexo 3 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa y sacarosa

Tabla 11 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa y

sacarosa)

Tabla 12 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa y

sacarosa)

93

Anexo 4 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa 50 gL y FA

Tabla 13 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa 50 gL y

FA)

Tabla 14 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa

50 gL y FA)

94

Anexo 5 Anaacutelisis de varianza (ANOVA) para el consumo de sustrato en las

fermentaciones sin FA

Tabla 15 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Sustrato sin FA

Tabla 16 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Sustrato sin FA

95

Anexo 6 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de sustrato en las

fermentaciones con FA

Tabla 17 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Sustrato con FA

Tabla 18 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Sustrato con FA

96

Anexo 7 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de proteiacutena en las

fermentaciones sin FA

Tabla 19 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Proteiacutena sin FA

Tabla 20 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Proteiacutena sin FA

97

Anexo 8 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de proteiacutena en las

fermentaciones con FA

Tabla 21Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Proteiacutena con FA

Tabla 22 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Proteiacutena con FA

98

Anexo 9 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la produccioacuten de Psilocibina en

las fermentaciones sin FA

Tabla 23 Anaacutelisis de Varianza para la produccioacuten de Psilocibina sin FA

Tabla 24 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la produccioacuten de Psilocibina

seguacuten el Sustrato sin FA

99

Anexo 10 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la produccioacuten de Psilocibina en las fermentaciones con FA

Tabla 25 Anaacutelisis de Varianza para la produccioacuten de Psilocibina con FA

Tabla 26 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la produccioacuten de Psilocibina

seguacuten el diacutea con FA

100

Anexo 11 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la cuantificacioacuten porcentual de

Psilocibina en las fermentaciones sin FA

Tabla 27 Anaacutelisis de Varianza para la cuantificacioacuten de Psilocibina sin FA

Tabla 28 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la cuantificacioacuten de Psilocibina

seguacuten el tipo de sustrato sin FA

101

Anexo 12 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la cuantificacioacuten porcentual de

Psilocibina en las fermentaciones con FA

Tabla 29 Anaacutelisis de Varianza para la cuantificacioacuten de Psilocibina con FA

Tabla 30 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la cuantificacioacuten de Psilocibina

seguacuten la concentracioacuten con FA

102

Anexo 13 Determinacioacuten de consumo de azuacutecares por el meacutetodo de DNS

(Aacutecido Dinitrosaliciacutelico)

a DNS para glucosa

Pasos para preparar DNS

Disolver 16 gr de NaOH en agua destilada

Adicionar 30 gr de tartrato de Na y K

Aforar a 100 ml con agua destilada

Almacenar en frascos aacutembar a 4degC

Se debe mantener un stock de glucosa 4mgml y almacenarlo a 4degC A partir

de la solucioacuten de glucosa se preparan las soluciones para hacer la curva

patroacuten con las siguientes concentraciones (gL) 025 050 100 200 y 400

Procedimiento

Tomar 05 ml de cada dilucioacuten y agregar 05 ml de reactivo DNS

Preparar una muestra blanco por dilucioacuten de 05 ml de agua destilada a 05

ml de reactivo de DNS

Agitar todas las muestras

Colocar a ebullir las muestras en bantildeo mariacutea por cinco minutos

Enfriar con hielo

Adicionar 5 ml de agua destilada

Agitar y dejar en reposo 15 minutos

Leer en espectrofotoacutemetro a 540 nm

Realizar la curva Absorbancia Vs Concentracioacuten Debe tener un coeficiente

de correlacioacuten de 0991 a 0999

b DNS para sacarosa

Pasos para preparar DNS sacarosa

Preparacioacuten de la solucioacuten Standard stock de sacarosa (30 gL) tomar 30

gr de sacarosa anhiacutedrida grado reactivo con exactitud hasta la deacutecima de

mg disolver ajustar a aforo de 100 ml con agua desionizada empacar en

viales y almacenar en congelador

Preparacioacuten DNS pesar 16 gr de hidroacutexido de sodio grado reactivo 30 gr

de tartrato de sodio y potasio y disolverlos juntos con 50 ml de agua

103

desionizada aparte pesar 10 gr del DNS disolver con 30 ml de agua

desionizada agregar lentamente y con agitacioacuten la solucioacuten del DNS a la

solucioacuten de tartrato y NaOH anteriormente preparadas ajustar a 100 ml

filtrar envasar en frasco aacutembar y rotular con fecha de vencimiento incluida

(3 meses maacuteximo) mantener a la temperatura del laboratorio

Preparacioacuten del reactivo NaOH 10 N (500 ml) pesar con exactitud hasta

la deacutecima de mg 20 gr de NaOH grado reactivo por cada 500 ml de

solucioacuten disolver primero con 300 ml de agua desionizada y luego aforar a

500 ml envasar y rotular correctamente y mantener a la temperatura del

laboratorio

Preparacioacuten de HCL 10 (100 ml) tomar 27 ml de aacutecido clorhiacutedrico al

37 grado reactivo y aforar hasta 100 ml con agua desionizada envasar

rotular correctamente de acuerdo a la norma del laboratorio y almacenar a

la temperatura del laboratorio

Se debe mantener un stock de glucosa 30 gL y almacenarlo a 4degC A partir

de la solucioacuten de glucosa se preparan las soluciones para hacer la curva

patroacuten con las siguientes concentraciones (gL) 3 6 12 18 24 y 30

Procedimiento

Preparar en cada tubo (las soluciones de la curva patroacuten de sacarosa las

muestras problemas diluidas si es necesario y como blanco agua

desionizada) 100microl de solucioacuten

Adicionar 200 microl de HCL 10 a cada tubo y agitar todos los tubos en vortex

Llevar a ebullicioacuten por 10 minutos en bantildeo mariacutea precalentado a 95degC

Enfriar hasta temperatura ambiente raacutepidamente

Adicionar a cada tubo 1 ml de NaOH 10 N y agitar los tubos en vortex

Aparte tomar 05 ml de cada tubo en otros tubos rotulados y agregar 05 ml

del DNS

Agitar todas las muestras en vortex

Llevar a ebullicioacuten por 5 minutos en bantildeo mariacutea precalentado a 96degC

Enfriar hasta temperatura ambiente raacutepidamente

Adicionar 5 ml de H2O desionizada agitar en vortex y dejar reposar por 15

minutos

Leer en espectrofotoacutemetro a 540 nm

Realizar la curva Absorbancia Vs Concentracioacuten Debe tener un coeficiente

de correlacioacuten de 0991 a 0999

104

Anexo 14 Cineacutetica de Consumo de Sustrato

La cineacutetica de consumo de sustrato se realizoacute por el meacutetodo de Aacutecido

Dinitrosaliciacutelico (DNS) Los rangos de concentracioacuten y absorbancia para cada caso

se citan a continuacioacuten

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 02 a 12 gL

Absorbancia de 01234 a 06612

Ecuacioacuten Y = 19174x -00517 R2 = 09923

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron sacarosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 3 a 30 gL

Absorbancia de 00822 a 11112

Ecuacioacuten Y = 25983x + 04857 R2 = 09978

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa 50 gL como sustrato y FA

Concentracioacuten de 02 a 12 gL

Absorbancia de 0097 a 063

Ecuacioacuten Y = 18785x + 00019 R2 = 09986

105

Anexo 15 Determinacioacuten de consumo de proteiacutenas por el meacutetodo de LOWRY

Pasos para la preparacioacuten de LOWRY

Para obtener la curva estaacutendar de Albuacutemina se preparan 5 soluciones

patrones de Albuacutemina en NaCL al 09 (PV) de las siguientes

concentraciones 152 80 200 300 400 Pgml Si la concentracioacuten de

Proteiacutena total es menor de 500 Pgml se lee la absorbancia a 750 nm si

estaacute entre 1000 y 2000 Pgml se lee a 550nm

Se prepara un blanco que no lleva Albuacutemina y en su reemplazo se adiciona

0-5 ml de solucioacuten salina (NaCL) al 09 (PV) Se aplica el mismo

procedimiento que a las demaacutes muestras

Procedimiento

Servir en tubos de ensayo 05 ml de las soluciones patroacuten de Albuacutemina las

muestras problema y NaCL al 09 como blanco Deben estar marcados

para conservar el orden de concentraciones para la curva

Adicionar a cada tubo 05 ml de NaOH 2N y llevar al bantildeo Mariacutea

precalentado a 100degC por un tiempo de 10 minutos

Dejar enfriar hasta que alcance la Temperatura Ambiente

Agregar a cada tubo 5 ml de la solucioacuten complejante mezclar y dejar

reposar por 10 minutos

Adicionar 05 ml del reactivo de Folin-Ciocalteu 11 vortexiar durante 20

segundos

Reposar en un cuarto oscuro durante 30 minutos

Leer la absorbancia a 750 nm y con las soluciones patroacuten construir la

graacutefica Absorbancia Vs Concentracioacuten de Albuacutemina Seacuterica de Bovina

(BSA) con eacutesta se puede determinar la concentracioacuten de las muestras

problema interpolando el valor de la Absorbancia La curva estaacutendar debe

tener un coeficiente de correlacioacuten de 0991 a 0999

106

Anexo 16 Cineacutetica consumo de Proteiacutena

La cineacutetica de consumo de proteiacutena se realizoacute por el meacutetodo LOWRY Los rangos

de concentracioacuten y absorbancia para cada caso se citan a continuacioacuten

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00094 a 05382

Ecuacioacuten Y = 07427x ndash 00021 R2 = 09955

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron sacarosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00374 a 06178

Ecuacioacuten Y = 06567x ndash 00166 R2 = 09968

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa 50 gL como sustrato y FA

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00708 a 04647

Ecuacioacuten Y = 09814x ndash 00581 R2 = 09992

107

Anexo 17 Prueba de reactivo de Dragendorff

Preparacioacuten de reactivo de Dragendorff para alcaloides

Reactivo de Dragendorff se prepara mezclando 8 gr de nitrato de bismuto

pentahidratado en 20 ml de aacutecido niacutetrico al 30 con una solucioacuten de 272 g de

yoduro de potasio en 50 ml de agua Se deja en reposo por 24 horas se decanta y

se afora a 100 ml La presencia de alcaloides se detecta por la formacioacuten de un

precipitado naranja rojizo cuando se le adiciona esta reactivo a una solucioacuten aacutecida

de alcaloides De los precipitados lavados se puede recuperar los alcaloides con

una solucioacuten saturada de carbonato de sodio (Mercano y Hasegawa 1991)

La figura mostrada a continuacioacuten refleja la presencia del alcaloide debido a la

coloracioacuten amarillo-rojiza que eacutesta sufrioacute

Figura 8 Muestra de biomasa una vez analizada mediante el reactivo de Dragendorff

108

Anexo 18 Barrido Espectral para el Psilocybe cubensis

La metodologiacutea mencionada a continuacioacuten estaacute basada en artiacuteculo base

(Tsujikawa et al 2003)

El Sistema de HPLC consiste en un Shimadzu LC-10ordf Series Cromatografiacutea

Liacutequida equipada con un diodo SPD-M10A detector de red fija en 220nm La

separacioacuten cromatograacutefica ser realizoacute con una columna simeacutetrica C18 (21 mm a

150 mm 5mm Waters Assoc Milford EEUU

La fase moacutevil utilizada fue de 10 mm de formato de amonio-aacutecido foacutermico (955

VV) a un pH de 35 y bombeado a un caudal de 02 mlminuto

El perfil cromatograacutefico obtenido durante la investigacioacuten de Tsujikawa et al

(2003) se muestra en le figura 6 que aparece a continuacioacuten

Figura 9 Perfil cromatograacutefico (Tsujikawa et al 2003)

109

Anexo 19 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 12 de fermentacioacuten

Tabla 31 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 30gL glucosa y

30gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 2957 3837

Glucosa 30 6838 474753

Glucosa 30 9144 47256

Glucosa 30 9489 16822

Glucosa 30 10124 224349

Sacarosa 30 6538 143772

Sacarosa 30 7234 269458

Sacarosa 30 9721 33646

Sacarosa 30 11845 24384

(a) (b)

Graacutefico 25 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

110

Tabla 32 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 0524 319

Glucosa 50 6298 5991

Glucosa 50 7172 237042

Glucosa 50 9144 16387

Glucosa 50 10009 6077

Sacarosa 50 169 24011

Sacarosa 50 3105 28573

Sacarosa 50 6916 112166

Sacarosa 50 9136 4057

Sacarosa 50 9933 8821

Sacarosa 50 10398 13872

(a) (b)

Graacutefico 26 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

111

Tabla 33 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 7217 168598

Glucosa 70 9145 9977

Glucosa 70 997 80558

Sacarosa 70 6803 287387

Sacarosa 70 7517 131049

Sacarosa 70 7775 4434

Sacarosa 70 7871 77109

Sacarosa 70 823 96239

Sacarosa 70 9039 5114

Sacarosa 70 9778 25394

(a) (b)

Graacutefico 27 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

112

Tabla 34 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL y glucosa

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 0818 4722

Glucosa 50 05 2423 52579

Glucosa 50 05 3502 88765

Glucosa 50 05 6137 16009

Glucosa 50 05 6722 275258

Glucosa 50 05 733 226399

Glucosa 50 05 8339 65139

Glucosa 50 05 9101 36797

Glucosa 50 05 9815 130883

Glucosa 50 1 1105 743

Glucosa 50 1 2746 2701

Glucosa 50 1 4304 80304

Glucosa 50 1 6167 19649

Glucosa 50 1 6794 51753

Glucosa 50 1 8282 82997

Glucosa 50 1 9116 38659

Glucosa 50 1 9899 136953

Glucosa 50 15 1198 3313

Glucosa 50 15 2937 37875

Glucosa 50 15 4332 51079

Glucosa 50 15 614 25602

Glucosa 50 15 6737 668905

Glucosa 50 15 8209 107332

Glucosa 50 15 9602 38902

Glucosa 50 15 9752 139613

Diacutea 12

(a) (b)

(c)

Graacutefico 28 Cromatograma del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL

FA

113

Anexo 20 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 13 de fermentacioacuten

Tabla 35 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 30gL glucosa y

30gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 0225 1155

Glucosa 30 2847 699

Glucosa 30 4043 1038

Glucosa 30 6231 4994

Glucosa 30 6787 295182

Glucosa 30 7462 241146

Glucosa 30 9066 51836

Glucosa 30 10004 158746

Sacarosa 30 1734 135

Sacarosa 30 5838 1857

Sacarosa 30 6803 147867

Sacarosa 30 7305 30464

Sacarosa 30 7599 174643

Sacarosa 30 9107 8564

Sacarosa 30 9897 104278

(a) (b)

Graacutefico 29 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

114

Tabla 36 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 1408 13982

Glucosa 50 6949 331449

Glucosa 50 9012 25201

Glucosa 50 9936 27216

Sacarosa 50 1543 7293

Sacarosa 50 6813 437765

Sacarosa 50 9085 35897

Sacarosa 50 10049 184461

(a) (b)

Graacutefico 30 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

115

Tabla 37 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 70gL glucosa y

70gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 1456 3223

Glucosa 70 2985 2423

Glucosa 70 54 7586

Glucosa 70 6262 5149

Glucosa 70 7151 248331

Glucosa 70 9039 19346

Glucosa 70 9929 4906

Glucosa 70 11051 33698

Sacarosa 70 0437 342

Sacarosa 70 1428 812

Sacarosa 70 2948 2191

Sacarosa 70 5473 4854

Sacarosa 70 6286 5336

Sacarosa 70 6848 3649

Sacarosa 70 733 11383

Sacarosa 70 9073 1018

Sacarosa 70 9878 11072

Sacarosa 70 10267 18797

(a) (b)

Graacutefico 31 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 70 gL

glucosa (b) 70 gL sacarosa

116

Tabla 38 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL y glucosa

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 4067 22222

Glucosa 50 05 7379 55573

Glucosa 50 05 902 19513

Glucosa 50 05 9716 119261

Glucosa 50 05 1173 19427

Glucosa 50 1 0793 14776

Glucosa 50 1 2868 28537

Glucosa 50 1 6224 1206

Glucosa 50 1 6782 571299

Glucosa 50 1 8303 92665

Glucosa 50 1 9081 30371

Glucosa 50 1 9738 168959

Glucosa 50 1 11813 27921

Glucosa 50 15 0412 269

Glucosa 50 15 2482 14692

Glucosa 50 15 3486 91059

Glucosa 50 15 6039 6892

Glucosa 50 15 6627 216986

Glucosa 50 15 7216 260795

Glucosa 50 15 8112 65776

Glucosa 50 15 8888 19083

Glucosa 50 15 9497 37812

Glucosa 50 15 9839 65922

Glucosa 50 15 11655 7331

(a) (b)

(c)

Graacutefico 32 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL

FA

117

Anexo 21 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 14 de fermentacioacuten

Tabla 39 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 30gL glucosa y 30

gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 1054 181

Glucosa 30 2553 8939

Glucosa 30 6219 7557

Glucosa 30 6585 77083

Glucosa 30 7158 285069

Glucosa 30 8987 33875

Glucosa 30 9848 87461

Glucosa 30 10694 52151

Glucosa 30 12482 7992

Glucosa 30 12943 23064

Glucosa 30 1493 5948

Sacarosa 30 7309 7075

Sacarosa 30 9984 1680

Sacarosa 30 10442 15395

Sacarosa 30 11211 8511

Sacarosa 30 13405 3398

(a) (b)

Graacutefico 33 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

118

Tabla 40 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 2029 8318

Glucosa 50 6257 5782

Glucosa 50 6875 306684

Glucosa 50 9068 22819

Glucosa 50 9808 92492

Glucosa 50 12113 8823

Glucosa 50 12752 23988

Sacarosa 50 1036 3783

Sacarosa 50 2356 7005

Sacarosa 50 653 44831

Sacarosa 50 6657 127617

Sacarosa 50 7264 66908

Sacarosa 50 7464 255141

Sacarosa 50 9035 26172

Sacarosa 50 9458 28427

Sacarosa 50 9889 37574

Sacarosa 50 10312 140881

Sacarosa 50 12335 13391

Sacarosa 50 1292 17066

(a) (b)

Graacutefico 34 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

119

Tabla 41 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 70gL glucosa y

70gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 6257 5879

Glucosa 70 6373 145551

Glucosa 70 7015 68223

Glucosa 70 7199 9085

Glucosa 70 735 265755

Glucosa 70 9014 4642

Glucosa 70 9877 97804

Glucosa 70 107 67421

Glucosa 70 12625 26231

Glucosa 70 1305 65607

Sacarosa 70 2283 4683

Sacarosa 70 5191 93

Sacarosa 70 6304 3719

Sacarosa 70 6795 136542

Sacarosa 70 726 29869

Sacarosa 70 7515 75545

Sacarosa 70 7872 119563

Sacarosa 70 9166 1244

Sacarosa 70 9658 23096

Sacarosa 70 9871 25866

Sacarosa 70 10421 105108

Sacarosa 70 12347 11115

Sacarosa 70 12861 35503

Sacarosa 70 14272 3676

(a) (b)

Graacutefico 35 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 70 gL

glucosa (b) 70 gL sacarosa

120

Tabla 42 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 0123 173

Glucosa 50 05 0699 7584

Glucosa 50 05 2594 2742

Glucosa 50 05 6104 11663

Glucosa 50 05 6616 487848

Glucosa 50 05 7235 287918

Glucosa 50 05 8183 135793

Glucosa 50 05 8903 5143

Glucosa 50 05 9484 66817

Glucosa 50 05 9679 168855

Glucosa 50 05 11671 4216

Glucosa 50 1 0345 295

Glucosa 50 1 2654 11981

Glucosa 50 1 412 45301

Glucosa 50 1 6111 12626

Glucosa 50 1 6757 526655

Glucosa 50 1 8093 104277

Glucosa 50 1 894 25251

Glucosa 50 1 9643 158685

Glucosa 50 1 11666 22779

Glucosa 50 15 0353 283

Glucosa 50 15 2522 15272

Glucosa 50 15 3577 83963

Glucosa 50 15 6668 47137

Glucosa 50 15 7304 371442

Glucosa 50 15 8226 117611

Glucosa 50 15 8923 61949

Glucosa 50 15 9657 19618

Glucosa 50 15 11668 35606

(a) (b)

(c)

Graacutefico 36 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL FA (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL FA

121

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Page 7: Establecimiento de un medio de cultivo sumergido para ...

vii

28 EVALUACIOacuteN DEL CONSUMO DE SUSTRATO Y DEL CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P

CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO ________________________________________________ 39

29 MEacuteTODO CUALITATIVO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE ALCALOIDES (PSILOCIBINA)

MEDIANTE EL USO DEL REACTIVO DE DRAGENDORFF _________________________________________ 40

210 MEacuteTODO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE PSILOCIBINA MEDIANTE CROMATOGRAFIacuteA

LIacuteQUIDA DE ALTA EFICIENCIA (HPLC) _______________________________________________________ 40

211 DETERMINACIOacuteN CUALITATIVA DE LA RESOLUCIOacuteN DEL ALCALOIDE DE INTEREacuteS PARA LOS

DIFERENTES ENSAYOS __________________________________________________________________ 41

212 DETERMINACIOacuteN PORCENTUAL DE COMPUESTOS PARA LOS DIFERENTES ENSAYOS __________ 42

213 CULTIVO SUMERGIDO DE P CUBENSIS EN PRESENCIA DE FA ______________________________ 42

214 DISENtildeO DE EXPERIMENTOS Y ANAacuteLISIS ESTADIacuteSTICO ___________________________________ 43

3 RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN ___________________________________________________________ 45

31 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN CULTIVO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO DIFERENTES FUENTES DE CARBONO ____________________________________________ 45

311 Crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones

de glucosa _________________________________________________________________________ 45

312 Crecimiento micelial del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones

de sacarosa ________________________________________________________________________ 50

313 Comparacioacuten entre el crecimiento micelial de P cubensis en los cultivos sumergidos utilizando

glucosa y sacarosa como fuente de carbono ______________________________________________ 55

314 Crecimiento micelial del P cubensis en cultivo sumergido utilizando glucosa y fenilalanina en el

medio 56

32 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS CULTIVADO EN

MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG) ______________________________________________________ 61

321 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes

concentraciones de glucosa ___________________________________________________________ 62

322 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes

concentraciones de sacarosa __________________________________________________________ 63

323 Comparacioacuten entre el consumo de sustrato de P cubensis en los cultivos sumergidos con

diferentes fuentes de carbono _________________________________________________________ 65

324 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando glucosa y

fenilalanina en el medio ______________________________________________________________ 66

33 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS CULTIVADO EN

MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG) ______________________________________________________ 69

331 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes

concentraciones de glucosa ___________________________________________________________ 69

332 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes

concentraciones de sacarosa __________________________________________________________ 71

333 Comparacioacuten entre el consumo de proteiacutena de P cubensis en los cultivos sumergidos con

diferentes fuentes de carbono _________________________________________________________ 72

334 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando glucosa y FA en el medio

73

34 ESTUDIO CUALITATIVO DE LA PRESENCIA DEL ALCALOIDE _______________________________ 76

viii

341 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el medio no conteniacutea FA ____ 76

342 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el medio conteniacutea FA ______ 79

35 ESTUDIO PORCENTUAL (AacuteREA) DEL ALCALOIDE REALIZADO PARA LOS DIFERENTES ENSAYOS ___ 81

351 Porcentaje de la Psilocibina (suposicioacuten) cuando el medio no conteniacutea FA _______________ 81

352 Porcentaje de aacuterea de compuestos presentes en P cubensis cuando el medio conteniacutea FA _ 83

CONCLUSIONES _________________________________________________________________________ 86

RECOMENDACIONES _____________________________________________________________________ 89

ANEXOS _______________________________________________________________________________ 90

BIBLIOGRAFIacuteA _________________________________________________________________________ 121

ix

LISTA DE TABLAS

TABLA 1 COMPOSICIOacuteN DEL MEDIO DE CULTIVO SUMERGIDO PARA EVALUAR EL CRECIMIENTO MICELIAL

DEL P CUBENSIS 35

TABLA 2 PARAacuteMETROS CINEacuteTICOS OBTENIDOS MEDIANTE EL MODELO LOGIacuteSTICO PARA LAS DIFERENTES

FERMENTACIONES DE P CUBENSIS UTILIZANDO GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO 48

TABLA 3 PARAacuteMETROS CINEacuteTICOS OBTENIDOS MEDIANTE EL MODELO LOGIacuteSTICO PARA LAS DIFERENTES

FERMENTACIONES DE P CUBENSIS UTILIZANDO SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO 53

TABLA 4 PARAacuteMETROS CINEacuteTICOS OBTENIDOS MEDIANTE EL MODELO LOGIacuteSTICO PARA LAS DIFERENTES

FERMENTACIONES DE P CUBENSIS UTILIZANDO 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO Y

DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA 60

TABLA 5 PORCENTAJE DE AacuteREA HALLADO MEDIANTE HPLC PARA LOS UacuteLTIMOS TRES DIacuteAS DE LA

FERMENTACIOacuteN CON CONCENTRACIONES DE 30 GL 50 GL Y 70 GL DE GLUCOSA Y SACAROSA CON

UN TIEMPO DE RETENCIOacuteN DE 62 Y 72 MINUTOS 81

TABLA 6 PORCENTAJE HALLADO MEDIANTE HPLC PARA LOS UacuteLTIMOS TRES DIacuteAS DE LA FERMENTACIOacuteN

CON CONCENTRACIONES DE 05 GL 10 GL Y 15 GL DE FA Y 50 GL DE GLUCOSA CON UN TIEMPO

DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y 72 MINUTOS 83

TABLA 7 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA) 90

TABLA 8 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA) 90

TABLA 9 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (SACAROSA) 91

TABLA 10 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (SACAROSA) 91

TABLA 11 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA Y SACAROSA) 92

TABLA 12 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA Y SACAROSA) 92

TABLA 13 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA 50 GL Y FA) 93

TABLA 14 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA 50 GL Y FA) 93

TABLA 15 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO SIN FA 94

TABLA 16 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO SIN FA 94

TABLA 17 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO CON FA 95

TABLA 18 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO CON FA 95

TABLA 19 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA SIN FA 96

TABLA 20 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA SIN FA 96

TABLA 21ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA CON FA 97

TABLA 22 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA CON FA 97

TABLA 23 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA SIN FA 98

TABLA 24 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN EL SUSTRATO

SIN FA 98

TABLA 25 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA CON FA 99

TABLA 26 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN EL DIacuteA CON FA

99

TABLA 27 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA SIN FA 100

TABLA 28 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN EL TIPO DE

SUSTRATO SIN FA 100

TABLA 29 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA CON FA 101

x

TABLA 30 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN LA

CONCENTRACIOacuteN CON FA 101

TABLA 31 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 30GL GLUCOSA Y 30GL SACAROSA 109

TABLA 32 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 110

TABLA 33 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 111

TABLA 34 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL Y GLUCOSA 50GL SACAROSA 112

TABLA 35 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 30GL GLUCOSA Y 30GL SACAROSA 113

TABLA 36 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 114

TABLA 37 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 70GL GLUCOSA Y 70GL SACAROSA 115

TABLA 38 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL Y GLUCOSA 50GL SACAROSA 116

TABLA 39 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 14 PARA CONCENTRACIONES DE 30GL GLUCOSA Y 30 GL SACAROSA 117

TABLA 40 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 14 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 118

TABLA 41 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 14 PARA CONCENTRACIONES DE 70GL GLUCOSA Y 70GL SACAROSA 119

TABLA 42 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 120

xi

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1 HONGO AGARICALES (LAMINAR) (KUO 2007) 23

FIGURA 2 ALCALOIDES DERIVADOS DEL TRIPTOFANO (MERCANO Y HASEGAWA 1991) 29

FIGURA 3 TRIPTAMINAS SIMPLES (SEIGLER 1981) 31

FIGURA 4 PSILOCIBINA Y PSILOCINA (MANDRILE ET AL 1984) 32

FIGURA 5 PSILOCYBE CUBENSIS (EAH01) CULTIVADA EN MEDIO SOacuteLIDO AGAR MALTA 34

FIGURA 6 CROMATOGRAMAS DE DOS DIFERENTES FERMENTACIONES DE P CUBENSIS QUE ILUSTRAN EL

CRITERIO DE ESCOGENCIA DEL MEJOR ENSAYO REALIZADO (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL

SACAROSA 78

FIGURA 7 CROMATOGRAMAS DE DOS DIFERENTES FERMENTACIONES DE P CUBENSIS QUE ILUSTRAN EL

CRITERIO DE ESCOGENCIA DEL MEJOR ENSAYO REALIZADO (A) 05 GL FA (B) 15 GL FA 80

FIGURA 8 MUESTRA DE BIOMASA UNA VEZ ANALIZADA MEDIANTE EL REACTIVO DE DRAGENDORFF 107

FIGURA 9 PERFIL CROMATOGRAacuteFICO (TSUJIKAWA ET AL 2003) 108

xii

LISTA DE GRAacuteFICOS

GRAacuteFICO 1 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO TRES DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO (PESO

SECO) 46

GRAacuteFICO 2 CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN CULTIVO SUMERGIDO BAJO TRES

CONCENTRACIONES DE GLUCOSA 47

GRAacuteFICO 3 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

GLUCOSA 49

GRAacuteFICO 4 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO (PESO

SECO) 50

GRAacuteFICO 5 CRECIMIENTO MICELIAL PARA TRES DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA 52

GRAacuteFICO 6 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

SACAROSA 54

GRAacuteFICO 7 CRECIMIENTO MICELIAL PARA DOS DIFERENTES FUENTES DE CARBONO (GLUCOSA Y

SACAROSA) 56

GRAacuteFICO 8 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA Y 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE

CARBONO (PESO SECO) 57

GRAacuteFICO 9 CRECIMIENTO MICELIAL PARA GLUCOSA A UNA CONCENTRACIOacuteN DE 50 GL Y TRES

DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA 59

GRAacuteFICO 10 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA Y

50 GL DE GLUCOSA 61

GRAacuteFICO 11 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO 62

GRAacuteFICO 12 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO 64

GRAacuteFICO 13 CONSUMO DE SUSTRATO PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 66

GRAacuteFICO 14 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO Y DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

FA 67

GRAacuteFICO 15 CONSUMO DE SUSTRATO PARA CADA UNA DE LAS CONCENTRACIONES DE FA UTILIZADAS 68

GRAacuteFICO 16 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO 70

GRAacuteFICO 17 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO 71

GRAacuteFICO 18 CONSUMO DE PROTEIacuteNA PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 73

xiii

GRAacuteFICO 19 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO Y DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

FA 74

GRAacuteFICO 20 CONSUMO DE PROTEIacuteNA PARA LOS ENSAYOS CON Y SIN FA 75

GRAacuteFICO 21 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA LAS DOS FUENTES DE CARBONO 77

GRAacuteFICO 22 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS EN LOS UacuteLTIMOS TRES DIacuteAS DE LA FERMENTACIOacuteN CON FA Y GLUCOSA 79

GRAacuteFICO 23 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 82

GRAacuteFICO 24 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA CADA UNA DE LAS CONCENTRACIONES DE FA UTILIZADAS 85

GRAacuteFICO 25 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

109

GRAacuteFICO 26 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

110

GRAacuteFICO 27 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

111

GRAacuteFICO 28 CROMATOGRAMA DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA 112

GRAacuteFICO 29 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

113

GRAacuteFICO 30 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

114

GRAacuteFICO 31 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 70 GL GLUCOSA (B) 70 GL SACAROSA

115

GRAacuteFICO 32 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA 116

GRAacuteFICO 33 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

117

GRAacuteFICO 34 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

118

xiv

GRAacuteFICO 35 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 70 GL GLUCOSA (B) 70 GL SACAROSA

119

GRAacuteFICO 36 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C)

15GL FA 120

xv

LISTA DE ECUACIONES

ECUACIOacuteN 1 ECUACIOacuteN LINEALIZADA DEL MODELO LOGIacuteSTICO 38

ECUACIOacuteN 2 VALORES TEOacuteRICOS DE BIOMASA EN EL TIEMPO 39

xvi

LISTAS DE ANEXOS

ANEXO 1 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA _____________________________________________________ 90

ANEXO 2 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON SACAROSA ____________________________________________________ 91

ANEXO 3 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA Y SACAROSA __________________________________________ 92

ANEXO 4 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA 50 GL Y FA ___________________________________________ 93

ANEXO 5 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO EN LAS FERMENTACIONES

SIN FA ____________________________________________________________________________ 94

ANEXO 6 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO EN LAS FERMENTACIONES

CON FA ___________________________________________________________________________ 95

ANEXO 7 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA EN LAS FERMENTACIONES

SIN FA ____________________________________________________________________________ 96

ANEXO 8 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA EN LAS FERMENTACIONES

CON FA ___________________________________________________________________________ 97

ANEXO 9 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA EN LAS

FERMENTACIONES SIN FA ____________________________________________________________ 98

ANEXO 10 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA EN LAS

FERMENTACIONES CON FA ___________________________________________________________ 99

ANEXO 11 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA CUANTIFICACIOacuteN PORCENTUAL DE PSILOCIBINA EN

LAS FERMENTACIONES SIN FA _______________________________________________________ 100

ANEXO 12 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA CUANTIFICACIOacuteN PORCENTUAL DE PSILOCIBINA EN

LAS FERMENTACIONES CON FA ______________________________________________________ 101

ANEXO 13 DETERMINACIOacuteN DE CONSUMO DE AZUacuteCARES POR EL MEacuteTODO DE DNS (AacuteCIDO

DINITROSALICIacuteLICO) ________________________________________________________________ 102

ANEXO 14 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO ___________________________________________ 104

ANEXO 15 DETERMINACIOacuteN DE CONSUMO DE PROTEIacuteNAS POR EL MEacuteTODO DE LOWRY ____________ 105

ANEXO 16 CINEacuteTICA CONSUMO DE PROTEIacuteNA ______________________________________________ 106

ANEXO 17 PRUEBA DE REACTIVO DE DRAGENDORFF _________________________________________ 107

ANEXO 18 BARRIDO ESPECTRAL PARA EL PSILOCYBE CUBENSIS _________________________________ 108

ANEXO 19 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 12 DE FERMENTACIOacuteN ___________________________ 109

ANEXO 20 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 13 DE FERMENTACIOacuteN __________________________ 113

ANEXO 21 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 14 DE FERMENTACIOacuteN __________________________ 117

xvii

RESUMEN

El Psilocybe cubensis es un hongo de gran importancia a nivel industrial gracias a

la presencia de una sustancia llamada Psilocibina en su cuerpo fructiacutefero

Dicho alcaloide derivado de la triptamina es muy similar al neurotransmisor

serotonina el cual es responsable de la percepcioacuten sensorial la regulacioacuten de la

temperatura el inicio del reposo nocturno del hiacutegado y los rintildeones Por tal motivo

este estudio se enfocoacute en la produccioacuten de la Psilocibina mediante el cultivo del P

cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong)

Se evaluaron los efectos de dos fuentes de carbono (glucosa y sacarosa) a tres

concentraciones diferentes en cultivo sumergido para Psilocybe cubensis con el

fin de determinar la incidencia de eacutestas en la produccioacuten de biomasa y en la

produccioacuten y presencia de Psilocibina alcaloide de intereacutes Para las

concentraciones de glucosa de 30 gL 50 gL y 70 gL se presentoacute un crecimiento

maacuteximo de biomasa de 048 gL 055 gL y 062 gL y un porcentaje de alcaloide

de 6065 wv 7396 wv y 6733 wv respectivamente Esto uacuteltimo si se

asume que el tiempo de retencioacuten oscila entre 62 y 72 minutos contaacutendose con

una fase moacutevil de HCOONH4 en una columna C18 Mientras que para las mismas

concentraciones de sacarosa se presentoacute un crecimiento maacuteximo de biomasa de

026 gL 045 gL y 057 gL con porcentajes del compuesto presente entre el

rango de 62 y 72 minutos de 3664 wv 5857 wv y 5583 wv

respectivamente

Una vez realizada la investigacioacuten se encontroacute que las diferencias existentes en

cuanto a la cantidad de biomasa generada con respecto al tipo de sustrato

utilizado no fueron significativas es decir era irrelevante si se utilizaba glucosa o

sacarosa como principal fuente de carbono para la fermentacioacuten del P cubensis

xviii

en medio sumergido con el fin de obtener biomasa sin embargo se hallaron

diferencias significativas con respecto a las diferentes concentraciones empleadas

de dichas fuentes de carbono

Al analizar las muestras mediante cromatografiacutea liacutequida de alta eficiencia (HPLC)

se determinoacute que el medio que conteniacutea 50 gL de glucosa era el deseado debido

a que fue en eacuteste donde se presentaron picos maacutes definidos mostrando una mejor

resolucioacuten del compuesto Adicionalmente presentoacute un buen crecimiento micelial

Una vez elegido dicho criterio se evaluoacute el efecto que teniacutea la adicioacuten de un

aminoaacutecido llamado Fenilalanina (FA) al medio que conteniacutea 50 gL de glucosa

con el fin de determinar si eacuteste teniacutea alguna incidencia positiva en la produccioacuten de

biomasa y en la generacioacuten del alcaloide de intereacutes cabe resaltar que se utilizaron

diferentes concentraciones de FA correspondientes a 05 gL 10 gL y 15 gL

Finalizados dichos ensayos se obtuvieron valores de crecimiento de biomasa

maacutexima de 106 gL 108 gL y 101 gL y un porcentaje de aacuterea de 7549 wv

6236 wv y 2721 wv respectivamente

Es necesario hacer hincapieacute en que las diferencias obtenidas mediante el anaacutelisis

estadiacutestico entre cada una de las concentraciones de FA con respecto a la

generacioacuten de biomasa y la produccioacuten del compuesto no fueron significativas lo

que llevoacute a elegir una concentracioacuten de 05 gL de FA debido a que fue la menor

cantidad utilizada de este compuesto durante la investigacioacuten suponieacutendose asiacute

una disminucioacuten en los costos de materia prima

Palabras claves

Psilocybe cubensis Psilocibina Alcaloide HPLC Cultivo Sumergido Fuentes de

Carbono Fenilalanina

19

INTRODUCCIOacuteN

Los hongos son una rica fuente de productos naturales con una alta actividad

bioloacutegica Desafortunadamente el cultivo de eacutestos en cuerpo fructiacutefero toma

varios meses disminuyendo su calidad debido a los cambios climaacuteticos y plagas

por tal razoacuten se implementoacute la metodologiacutea de medio sumergido la cual es

prometedora gracias a una alta productividad de compuestos bioactivos (Arora

1986)

El Geacutenero Psilocybe pertenece al Reino Fungiacute con un Phylum Basidiomicota

una Clase Homobasidiomicetes un Orden Agaricales una Familia Strofariaceae

(Paris y Hurabielle 1981)

Dicho geacutenero es considerado de gran importancia a nivel mundial debido a que su

cuerpo fructiacutefero y biomasa micelial contienen Psilocibina la cual posee un alto

valor para la industria farmaceacuteutica por su uso en la elaboracioacuten de productos

antidepresivos Este alcaloide derivado de FA cuenta con una estructura muy

similar al neurotransmisor segregado por el cerebro llamado serotonina que

controla el estado de aacutenimo el suentildeo el hiacutegado y los rintildeones (Mandrile et al

1984) esta caracteriacutestica le otorga la gran importancia a la Psilocibina en el

mercado puesto que tiene un alto impacto en la sociedad como ayudante

antidepresivo debido a que no todas las personas segregan la cantidad necesaria

(10 mg con liacutemites que variacutean desde 5 a 20 mg) de serotonina (Mandrile et al

1984) Adicionalmente se estaacute empleando como una gran ayuda para la

disminucioacuten de la adiccioacuten a sustancias como heroiacutena y cocaiacutena gracias a que

este alcaloide no genera dependencia (Lee et al 2004)

Debido a que su consumo puede generar alucinaciones era consumido por las

culturas aboriacutegenes centroamericanas con el fin de realizar manifestaciones

20

religiosas Su uso se remonta a maacutes de 3500 antildeos y era nombrado por los

aztecas como ―Teonunaltl que significa ―carne de dioses (Mandrile et al 1984)

La alternativa que se utilizoacute durante esta investigacioacuten fue el cultivo del P

cubensis mediante medio sumergido debido principalmente a las notables

ventajas frente a los sistemas convencionales que eacuteste posee entre las cuales se

destacan la disminucioacuten del tiempo para la obtencioacuten de la biomasa (14 diacuteas) y la

reduccioacuten de los costos de obtencioacuten (Lee et al 2004) De acuerdo a lo

dimensionado anteriormente este estudio estaba orientado primordialmente a la

buacutesqueda de alternativas que permitieran la produccioacuten de biomasa de forma

raacutepida y confiable

Con el fin de llevar a cabo lo dicho anteriormente se pretendioacute evaluar el efecto

del uso de dos diferentes fuentes de carbono en este caso glucosa y sacarosa en

el crecimiento micelial de la cepa P cubensis

21

OBJETIVOS

GENERAL

Evaluar el efecto de la fuente de carbono en el crecimiento micelial de una

cepa Psilocybe sp

ESPECIacuteFICOS

Evaluar la cineacutetica de crecimiento de la cepa Psilocybe cubensis en los

diferentes medios de cultivo sumergido mediante la cuantificacioacuten de

biomasa por medio de la metodologiacutea de peso seco

Evaluar el consumo de sustrato para los diferentes ensayos por medio de

teacutecnicas espectrofotomeacutetricas

Determinar la presencia de Psilocibina mediante el uso del reactivo de

Dragendorff

22

1 MARCO TEOacuteRICO

11 CONCEPTOS GENERALES DE HONGOS

Los hongos son organismos eucariotas que no contienen clorofila con nutricioacuten

por absorcioacuten generalmente con reproduccioacuten sexual y asexual el cuerpo

consiste generalmente de filamentos ramificados con pared celular quitinosa

(Miles y Chang 1999)

Constituyen uno de los grupos de organismos maacutes importantes para la vida del

hombre ya que son los responsables de gran parte de la descomposicioacuten de la

materia orgaacutenica aumentando su disponibilidad en el suelo pueden ser

comestibles venenosos o psicotroacutepicos muchos son patoacutegenos otros producen

ciertas sustancias beneficiosas o intervienen en procesos de elaboracioacuten de

algunos comestibles (Miles y Chang 1999)

111 Hongos laminares (Agaricales)

El orden Agaricales tambieacuten conocido como Euagaricales es el mayor orden de

setas y hongos que incluye maacutes de la mitad de todas las especies conocidas de la

clase Homobasidiomycetes (Hibbett et al 1997 Hibbett y Thorn 2001) Maacutes de

9000 especies y alrededor de 350 geacuteneros se han atribuido a este orden que

contiene 26 familias (Kirk et al 2001) Un consenso de mayor nivel de

clasificacioacuten de los Agaricales ha sido difiacutecil de lograr debido a la competencia de

sistemas que restringen geacuteneros y familias (o incluso orden) de diferentes

maneras (Bas 1998 Juumllich 1981 Kirk et al 2001 Kuumlhner 1980 Singer 1986)

23

La base para la clasificacioacuten de los hongos fue construida por Fries (1874) quien

hizo hincapieacute en las caracteriacutesticas macroscoacutepicas como la textura del tallo la

separacioacuten de los filamentos (laminas) presencia o ausencia de velo y color de las

esporas

Posteriormente dividioacute los hongos Agaricales en varias especies de acuerdo al

color de las esporas depositadas las cuales pueden ser de color blanco rosado

marroacuten puacuterpura ndash marroacuten y negro El sistema macroscoacutepico de Fries que

reconocioacute inicialmente 12 geacuteneros de hongos carnosos que forman los hongos es

taxonoacutemicamente praacutectico Eacuteste fue relativamente invariable hasta que Fayod

(1989) estudioacute la anatomiacutea y las caracteriacutesticas microscoacutepicas de muchos

Agaricales reconociendo 108 geacuteneros (Arora 1986)

Al igual que todas las setas los hongos laminares son faacutebricas de esporas

creados con el uacutenico propoacutesito de fabricar esporas microscoacutepicas para dejarse

llevar por las corrientes de aire y con suerte caer en un lugar adecuado en la

tierra para germinar y comenzar un nuevo organismo Las probabilidades de que

cualquier individuo que tiene esporas de este tipo tenga suerte son tan bajas que

el hongo produce millones de esporas para compensar esto En las laacuteminas se

encuentran numerosas esporas las cuales aumentan considerablemente el

nuacutemero de esporas que el hongo puede producir Ambos lados de cada laacutemina

estaacute cubierta con esporas microscoacutepicas (Kuo 2007) A continuacioacuten se muestra

de manera ilustrativa en la figura 1 las laacuteminas que poseen los hongos Agaricales

en las cuales se da la formacioacuten de las esporas

Figura 1 Hongo Agaricales (Laminar) (Kuo 2007)

24

12 MEDIOS DE CULTIVO

Uno de los sistemas maacutes importantes para la identificacioacuten de microorganismos es

observar su crecimiento en sustancias alimenticias artificiales preparadas en el

laboratorio El material alimenticio en el que crecen los microorganismos es el

medio de cultivo (Garciacutea 1995)

Para que los microorganismos crezcan adecuadamente en un medio de cultivo

artificial eacuteste debe reunir una serie de condiciones como lo son temperatura

grado de humedad y presioacuten asiacute como un grado correcto de acidez o alcalinidad

Un medio de cultivo contiene los nutrientes y factores de crecimiento necesarios

para que el microorganismo se desarrolle correctamente y debe estar exento de

cualquier tipo de microorganismo que pueda generar contaminacioacuten (Garciacutea

1995)

121 Tipos de medios de cultivo

En la actualidad existen diversos tipos de medio de cultivo si se centra en la

composicioacuten eacutestos pueden ser medios sinteacuteticos que contienen fuente de

carbono fuente de nitroacutegeno sales que suplan los iones y demaacutes elementos tales

como estimuladores del crecimiento medios complejos que contienen ingredientes

tales como extracto de levadura peptona infusioacuten de cerebro etc ricos en

nutrientes medios de enriquecimiento siendo estos complejos con aditivos

adicionales para favorecer asiacute al crecimiento y desarrollo de determinados

microorganismos medios selectivos los cuales son disentildeados para favorecer el

crecimiento especiacutefico de un microorganismo determinado o un grupo

microbiano medios diferenciales que proporcionan la distincioacuten microbiana de una

mezcla por sus propiedades diferenciales de crecimiento en dichos medios

medios de mantenimiento siendo disiacutemiles de los de crecimiento oacuteptimo por el

25

crecimiento raacutepido y proliacutefico que deriva en la muerte raacutepida de las ceacutelulas (Garciacutea

1995)

Atendiendo a su estado los medios de cultivo pueden presentarse como medios

sumergidos y medios soacutelidos que contienen agar que gelifica por debajo de 45

degC y cuya concentracioacuten en su uso es de 15 y medios semisoacutelidos que contiene

un agar a una concentracioacuten de 07 (Garciacutea 1995)

121 Medio sumergido

Debido a que cultivar el cuerpo fructiacutefero toma varios meses y se dificulta el control

de calidad del producto final porque se estaacute sujeto a los cambios permanentes del

clima y las plagas se ha empleado la metodologiacutea de medio sumergido la cual es

una alternativa muy prometedora para la produccioacuten eficiente del micelio y de los

metabolitos (Lindequist y Niedermeyer 2005)

Dicha forma es la mejor para producir extraer y purificar metabolitos de un cultivo

de hongo ya que facilita una mayor produccioacuten de biomasa en menor tiempo y

de mayor calidad que el cultivo en medio soacutelido ademaacutes facilita la dispersioacuten y

adaptacioacuten del hongo y reduce los vectores de contaminacioacuten De igual forma un

cultivo de esta iacutendole es la opcioacuten maacutes viable si se quiere escalar procesos

fermentativos en aras de desarrollar mercados como en este caso el de

metabolitos medicinales (Navarro et al 1998)

A su vez el uso de cultivo sumergido puede beneficiar la produccioacuten de muchos

metabolitos secundarios y disminuir los costos de produccioacuten por reducir las

labores que involucran los meacutetodos de etapas soacutelidas (Domiacutenguez y Webb 2003)

Los metabolitos bioactivos de los hongos pueden ser potencialmente producidos a

nivel industrial mediante el uso de la metodologiacutea de cultivo sumergido pero el

26

eacutexito a escala comercial depende del costo comparado con la tecnologiacutea existente

y la ventaja econoacutemica que la industria puede ver usando este meacutetodo El uso de

la tecnologiacutea puede ser facilitada por el aumento en el rendimiento de la

produccioacuten y el desarrollo del sistema (Hwang et al 2004)

El cultivo de hongos sumergidos se caracteriza por un aumento en la viscosidad

del caldo con el tiempo debido a uno o maacutes factores tales como el aumento de la

concentracioacuten de ceacutelulas los cambios de la morfologiacutea del crecimiento o la

produccioacuten de productos extracelulares que alteran el caraacutecter reoloacutegico de la

cultura del liacutequido El aumento en la viscosidad puede ser visto como un fenoacutemeno

indeseable pero inevitable ya que causan dificultades en el suministro de oxiacutegeno

en la eliminacioacuten de dioacutexido de carbono y en posibles problemas de agitacioacuten

(Hwang et al 2004)

13 ALCALOIDES

131 Generalidades

La diversidad estructural y la variedad en la actividad bioloacutegica hacen de los

alcaloides como tambieacuten de los antibioacuteticos los grupos maacutes importantes entre las

sustancias naturales de intereacutes terapeacuteutico (Paris y Hurabielle 1981)

Se han aislado principalmente en plantas superiores y se han encontrado en maacutes

de 100 familias de Faneroacutegamas (aquellas plantas que se reproducen por semillas

producidas en sus inflorescencias) Su actividad bioloacutegica a nivel del sistema

nervioso dio pie a las primeras investigaciones siendo los alcaloides las primeras

sustancias naturales estudiadas (Paris y Hurabielle 1981)

El teacutermino alcaloide propuesto por el farmaceacuteutico W Meissner en 1819 se aplicoacute

a los compuestos de origen vegetal con propiedades alcalinas este caraacutecter

baacutesico es debido a la presencia de nitroacutegeno amiacutenico en su estructura Los

27

alcaloides se pueden considerar como ―Un compuesto orgaacutenico de origen natural

nitrogenado derivados generalmente de aminoaacutecidos maacutes o menos baacutesico de

distribucioacuten restringida con propiedades farmacoloacutegicas importantes a dosis bajas

y que responden a reacciones comunes de precipitacioacuten (Paris y Hurabielle

1981)

132 Propiedades fisicoquiacutemicas

Los alcaloides tienen masas moleculares que variacutean entre 100 y 9000 gmol son

casi siempre incoloros son normalmente soacutelidos a temperatura ambiente a

excepcioacuten de los alcaloides no oxigenados Los alcaloides son poco solubles en

agua gracias a su caraacutecter baacutesico dicho caraacutecter se debe al par de electrones

libres del nitroacutegeno (Paris y Hurabielle 1981)

En la naturaleza se encuentran en forma de sales generalmente En las plantas

se consideraba que eran productos obtenidos durante la extraccioacuten y poco

solubles en disolventes tiacutepicos de extraccioacuten por su polaridad Son solubles en

disolventes orgaacutenicos como cloroformo etanol metanol acetato de etilo eacuteter

benceno En forma de sales son solubles en agua excepto las sales de berberina

(Paris y Hurabielle 1981)

Todos los alcaloides son activos a la luz polarizada Presentan una fluorescencia

caracteriacutestica bajo la luz UV o IR dando lugar a espectros caracteriacutesticos (Paris y

Hurabielle 1981)

133 Reconocimiento de los alcaloides

Las teacutecnicas de reconocimiento son basadas en la capacidad que tienen los

alcaloides en estado de sal (extractos aacutecidos) de combinarse con el yodo y

metales pesados como bismuto mercurio tungsteno formando precipitados se

28

utilizan reactivos generales para detectar alcaloides como reactivo de Wagner

reactivo de Mayer reactivo de Dragendorff reactivo de Hager reactivo de

Bertrand reactivo de Ehrlich y reactivo de Vitali-Morin (Paris y Hurabielle 1981)

134 Clasificacioacuten de los alcaloides

Habitualmente los alcaloides se han clasificado en funcioacuten de su estructura

distinguieacutendose principalmente los compuestos heterociacuteclicos de los no

heterociacuteclicos Actualmente existen varias formas de clasificarlos (Bruneton

1987) entre ellas se pueden distinguir

1341 Alcaloides alifaacuteticos

a Derivados de la ornitina (pirrolidinas tropaacutenicos pirrolizidiacutenicos)

b Derivados de la lisina (piperidinas quinolizidiacutenicos)

1342 Alcaloides de origen diverso

a Alcaloides terpeacutenicos y esteroidales

b Alcaloides diversos (purinas macrociclos etc)

1343 Alcaloides aromaacuteticos

a Derivados del aacutecido nicotiacutenico (piridinas)

b Derivados de la fenilalanina y tirosina (isoquinoleinas)

c Derivados del triptofano (indoacutelicos quinoleinas)

d Derivados de la histidina (imidazoles)

29

Alcaloides derivados del triptofano (Alcaloides Indoacutelicos)

Desde el punto de vista farmacoloacutegico ha habido mucho intereacutes sobre las bases

que contienen el nuacutecleo indoacutelico a raiacutez del descubrimiento de la actividad

alucinoacutegena del LSD asiacute como la actividad sedante de la reserpina aislada del

geacutenero Rauwolfia El auge del estudio fitoquiacutemico ocurrioacute en la deacutecada de los 60 y

se dirigiacutea principalmente a la familia Apocynaceae (Mercano y Hasegawa 1991)

Existen unos 800 alcaloides de este tipo distribuidos principalmente en la familia

Apocynaceae (geacuteneros Rauwolfia Aspidos-perma Strychnos y Vinca) menos

frecuentes en hongos y familias como Leguminoseae Malphigiaceae Rubiaceae y

Rutaceae donde los alcaloides presentan el grupo indoacutelico sencillo (Mercano y

Hasegawa 1991)

El triptofano es el precursor de estos alcaloides los cuales se clasifican en

triptaminas y en no triptaminas las triptaminas a su vez se subdividen en b-

carbolinas y en indoleninas y pueden ser triptaminas simples o triptaminas

complejas y estas pueden ser isopreacutenicas o no isopreacutenicas (Mercano y Hasegawa

1991) La figura 2 muestra la estructura quiacutemica del triptofano triptamina y sus

divisiones

Figura 2 Alcaloides derivados del Triptofano (Mercano y Hasegawa 1991)

30

Triptaminas simples

Las triptaminas simples juegan un importante papel en la cultura indiacutegena de

Ameacuterica por sus efectos alucinoacutegenos y extaacuteticos en sus ceremonias maacutegico

religiosas (Furst 1994) Se han encontrado en hongos alucinoacutegenos de

Mesoameacuterica del geacutenero Psilocybe Stropharia y Conocybe (―teonacatl o ―carne

de los dioses) usados por los indios Aztecas en sus ceremonias religiosas desde

hace maacutes de 1700 antildeos Se han encontrado en estos hongos los alcaloides

alucinoacutegenos la Psilocina y la Psilocibina que al ingerirlos produce diferentes

sensaciones auditivas y visuales relajacioacuten muscular depresiones y euforias

alternadas (Mercano y Hasegawa 1991)

La serotonina que juega un importante papel en la actividad neuronal se

encuentra tambieacuten en vegetales Se ha aislado en el pericarpio del banano el cual

seco cuando es fumado actuacutea como un alucinoacutegeno ligero (Seigler 1981)

De las glaacutendulas paroacutetidas del sapo comuacuten Bufo vulgaris se aiacutesla la bufotenina

derivado N-dimetilado de la serotonina que tambieacuten es el principio activo del Yopoacute

polvo de las semillas de Anadenanthera peregrina (Piptadenia peregrina)

Leguminoseae y especies del geacutenero Virola (Myristicaceae) que contiene tambieacuten

triptaminas son mezclados con cenizas e inhalados por medio de tubos de bambuacute

por los indiacutegenas del Orinoco en ceremonias maacutegico religiosas produciendo

alucinacioacuten e incoordinacioacuten motriz (Seigler 1981)

En la figura 3 se observan las estructuras de aquellos compuestos que estaacuten

clasificados como triptaminas simples

31

Figura 3 Triptaminas simples (Seigler 1981)

13 PSILOCIBINA Y PSILOCINA

La Psilocibina y la Psilocina son bioloacutegicamente sintetizadas en los hongos

pertenecientes a los geacuteneros de Psilocybe (Bigwood y Beug 1982 Wurst et al

1984)

La Psilocibina y la Psilocina se han identificado en todo el mundo en una variedad

de setas que son llamados hongos maacutegicos La ingestioacuten de pequentildeas

cantidades de alucinoacutegenos provoca el eacutextasis La actividad alucinoacutegena de la

Psilocibina es relativamente maacutes baja que la de la Psilocina Sin embargo la

Psilocibina se convierte faacutecilmente en Psilocina (componente activo principal) en

los sistemas bioloacutegicos Asiacute el desarrollo de un meacutetodo de determinacioacuten de la

Psilocibina es importante lo misma que la de la Psilocina (Kimie et al 2005)

La hidroacutelisis de la Psilocibina se consigue saturando con anhiacutedido carboacutenico una

solucioacuten acuosa de Psilocibina (para eliminar el oxiacutegeno del aire y calentaacutendola)

obteniendo asiacute una moleacutecula de 4hidroxi-dimetiltriptamina y una moleacutecula de aacutecido

fosfoacuterico (Mandrile et al 1984)

Como todos los faacutermacos derivados del indol estas sustancias han despertado

intereacutes porque se sospechoacute la posibilidad de que algunas de ellas se formen en el

32

organismo y que en ciertas psicosis especialmente en la esquizofrenia se

produzcan elevados niveles sanguiacuteneos que ocasionan algunos de los siacutentomas

(Mandrile et al 1984)

La figura 4 muestra la estructura quiacutemica de alcaloides como la Psilocibina y

Psilocina

Figura 4 Psilocibina y Psilocina (Mandrile et al 1984)

131 Antecedentes acerca de la obtencioacuten de Psilocibina y Psilocina

Una gran variedad de meacutetodos cromatograacuteficos para la determinacioacuten de

Psilocibina y Psilocina presentes en las incautaciones de hongos se han

publicado La cromatografiacutea de capa fina es utilizada debido a que eacutesta es muy

apropiada para la deteccioacuten de sustancias derivadas del triptofano (Brown et al

1972 Tanimukai 1967 Beug y Bigwood 1981) Aun asiacute meacutetodos que involucran

tanto la cromatografiacutea de alta eficiencia (HPLC) como la deteccioacuten fotomeacutetrica de

UV (Beug y Bigwood 1981 Wurst et al 1984 Borner y Brenneisen 1987 Perkal

et al 1980 Vanhaelen-Faestreacute y Vanhaelen 1984 Thomson 1980 White 1979

Sottolano y Lurie 1983) fueron establecidas y optimizadas para la cuantificacioacuten

de Psilocibina

Durante los uacuteltimos antildeos se han venido utilizando diferentes tipos de columna y

fase moacutevil con el fin de obtener la mayor cantidad posible de la sustancia de

intereacutes (Psilocibina)

33

En el antildeo 1981 en el instituto farmaceacuteutico de la Universidad de Oslo realizaron

una investigacioacuten con una columna de siacutelice con una fase moacutevil de metanol-nitrato

de amonio en donde no soacutelo se logroacute obtener Psilocibina y Psilocina sino tambieacuten

un nuevo producto conocido como beocistiacuten Se logroacute un porcentaje de separacioacuten

maacutexima de 75 ww (Christiansen et al 1981)

Asimismo en el antildeo 1984 en el instituto de microbiologiacutea de Amsterdam se

realizoacute un estudio con una columna C18 de siacutelice y una fase moacutevil de agua-etanol-

aacutecido aceacutetico de forma isocraacutetica en donde se obtuvo un porcentaje 025-115

y 002-016 de Psilocibina y Psilocina respectivamente en el hongo (Wurst

1984)

De igual manera en el antildeo 2003 en el instituto de ciencia policiaca en Japoacuten se

ejecutoacute la cromatografiacutea de alta eficiencia utilizando una columna C18 con una

fase moacutevil de aacutecido foacutermico de forma isocraacutetica y un detector de 220 nm un rango

de porcentaje de Psilocibina 014-042 wv en la capa mientras un 009-03

wv en el tallo (Tsujikawa et al 2003)

34

2 MATERIALES Y MEacuteTODOS

21 LOCALIZACIOacuteN

Las fermentaciones la medicioacuten del crecimiento micelial y la cuantificacioacuten del

consumo del sustrato y de proteiacutena se llevaron a cabo en el laboratorio de

Biotecnologiacutea de la Universidad EAFIT mientras que los anaacutelisis de cromatografiacutea

liacutequida de alta eficiencia (HPLC) se realizaron en el laboratorio de Quiacutemica

Instrumental de dicha Universidad

22 MICROORGANISMO DE ESTUDIO

La cepa del hongo Psilocybe cubensis (EAH01) con la cual se trabajoacute fue donada

por Joseacute Rodrigo Moreno Ingeniero del laboratorio de la Universidad Catoacutelica de

Oriente (UCO) La EAH01 permanece auacuten en el laboratorio de Biotecnologiacutea de la

Universidad EAFIT

Dicha cepa se cultivoacute en una caja Petri que conteniacutea Agar Extracto de Malta

(MEA) y se incuboacute a 30ordmC en una incubadora digital del laboratorio de

Biotecnologiacutea de la Universidad EAFIT La figura 5 representa una cepa de P

cubensis cultivada en medio soacutelido MEA

Figura 5 Psilocybe cubensis (EAH01) cultivada en medio soacutelido Agar Malta

35

23 COMPONENTES DEL MEDIO DE CULTIVO (FANG-ZHONG)

El medio sumergido utilizado para llevar a cabo las diferentes fermentaciones de

P cubensis fue el descrito por Fang-Zhong (2002) La tabla 1 muestra los

componentes de dicho medio y la concentracioacuten de cada uno de ellos Se destaca

que las fuentes de carbono utilizadas fueron glucosa y sacarosa usaacutendolas cada

una por separado para cada experimento y haciendo variaciones de

concentraciones de las mismas para los distintos ensayos

Tabla 1 Composicioacuten del medio de cultivo sumergido para evaluar el crecimiento micelial del P cubensis

Componentes Cantidad (gL)

Fuente de Carbono 30 ndash 50 - 70

Peptona 5

Extracto de levadura 5

KH2PO4 1

MgSO47H2O 05

Vitamina B1 005

24 PREPARACIOacuteN DE LOS DIFERENTES PREINOacuteCULOS DE P cubensis

EMPLEADOS PARA LAS FERMENTACIONES SUMERGIDAS

Con el propoacutesito de llevar a cabo cada uno de los ensayos fue necesario realizar

la preparacioacuten de un preinoacuteculo eacutesto con el fin de realizar un proceso de

adaptacioacuten del P cubensis al medio favoreciendo la disminucioacuten en cuanto a

tiempo (preferiblemente la eliminacioacuten de la aparicioacuten de un fase de latencia una

vez comenzada la fermentacioacuten)

La preparacioacuten de cada uno de los preinoacuteculos se realizoacute en 6 erlenmeyers de

1000 mL con 200 mL de medio cada uno los cuales fueron esterilizados a 120degC

por 15 minutos e inoculados con 4 discos de 5 mm aproximadamente de P

36

cubensis provenientes de la cepa previamente activada en Agar Malta durante 6

diacuteas Los erlenmeyers se llevaron a un agitador orbital por 6 diacuteas a 30ordmC y 100

rpm

25 PREPARACIOacuteN DE LOS MEDIOS DE CULTIVO Y LOS INOacuteCULOS DE P

cubensis UTILIZADOS PARA LAS FERMENTACIONES SUMERGIDAS

Una vez realizado el preinoacuteculo se procedioacute a preparar los medios de cultivo

utilizados para realizar los distintos experimentos de la siguiente manera se

prepararon medios que diferiacutean en la fuente de carbono (glucosa o sacarosa) y en

la concentracioacuten de la misma (30 gL 50 gL y 70 gL) teniendo asiacute un total de

seis fermentaciones Las demaacutes cantidades de los componentes del medio de

Fang-Zhong fueron las mismas que las usadas en el preinoacuteculo descritas en la

Tabla 1

En primer lugar se llevaron a cabo las tres fermentaciones de glucosa

preparando un total de 90 erlenmeyers (30 por cada concentracioacuten de azuacutecar por

duplicado) cada uno de los frascos conteniacutea 50 mL del medio en erlenmeyers de

250 mL e inoculados con 01 g de peso huacutemedo del preinoacuteculo aproximadamente

Los 90 frascos se llevaron durante 14 diacuteas a un agitador orbital a 100 rpm con una

temperatura de 30 degC

Posteriormente se llevaron a cabo las tres fermentaciones de sacarosa siguiendo

el mismo proceso descrito anteriormente para la glucosa

Una vez terminadas las fermentaciones de glucosa y sacarosa y realizados todos

los anaacutelisis correspondientes (generacioacuten de biomasa consumo de sustrato

consumo de proteiacutena y evaluacioacuten de la presencia de Psilocibina por medio de

cromatografiacutea liacutequida de alta eficiencia (HPLC)) se procedioacute a elegir la fuente de

carbono y concentracioacuten que mejores resultados arrojoacute tanto para la generacioacuten

37

de biomasa como para la produccioacuten del alcaloide con el fin de evaluarla

nuevamente adicionaacutendole un precursor (FA)

Para finalizar se procedioacute a preparar los medios con la fuente de carbono y la

concentracioacuten de la misma que arrojoacute mejores resultados es decir los ensayos

realizados con una concentracioacuten de 50 gL de glucosa adicionaacutendole al medio

FA a diferentes concentraciones correspondiente a valores de 05 gL 10 gL y

15 gL las demaacutes cantidades de los componentes remanentes del medio fueron

las mismas que las descritas anteriormente en la tabla 1

26 CUANTIFICACIOacuteN DEL CRECIMIENTO DE BIOMASA MEDIANTE LOS

MEacuteTODOS DE PESO HUacuteMEDO Y PESO SECO PARA CULTIVO

SUMERGIDO DE P cubensis

La cuantificacioacuten de biomasa para cada uno de los tratamientos se realizoacute usando

la metodologiacutea de peso huacutemedo y peso seco Para la cuantificacioacuten de biomasa

mediante el meacutetodo de peso huacutemedo se tomaron dos muestras provenientes de

cada erlenmeyer cada 24 horas las cuales fueron filtradas y pesadas con el fin de

obtener el valor de peso huacutemedo para cada tratamiento del P cubensis

Posteriormente la biomasa retenida en el papel filtro fue llevada a un secador que

se encontraba a una temperatura de 50ordmC durante 24 horas transcurrido el

tiempo la biomasa seca fue pesada con el fin de obtener datos de peso seco

Durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten se obtuvieron datos de peso huacutemedo y

peso seco por duplicado para cada una de las fermentaciones

27 AJUSTE DE LA CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO DE P cubensis AL

MODELO CINEacuteTICO LOGIacuteSTICO

Una vez realizada la recoleccioacuten de muestras para cada uno de los ensayos y su

posterior anaacutelisis se decidioacute modelar dichos datos mediante el modelo logiacutestico

38

(ecuacioacuten 1) el cual permite obtener variables cineacuteticas tales como la cantidad de

biomasa inicial (Xo) y la velocidad maacutexima de crecimiento (micromaacutex) para cada uno de

los tratamientos

Se decidioacute emplear el modelo logiacutestico ya que eacuteste muestra resultados maacutes reales

cuando se cultivan hongos debido a que su morfologiacutea es muy diferente a otros

microorganismos (pellets) dificultando la transferencia de masa (Bailey et al

1986)

Una vez linealizada la ecuacioacuten que describe dicho modelos se llega a la siguiente

expresioacuten

Ecuacioacuten 1 Ecuacioacuten linealizada del modelo logiacutestico

Posterior a la linealizacioacuten de la ecuacioacuten se procedioacute a graficar Ln ((XmaacutexX)-1)

vs tiempo con el fin de obtener como pendiente la velocidad maacutexima de

crecimiento (micromaacutex) y como intercepto el Ln ((XmaacutexXo)-1) el cual permitioacute la

obtencioacuten de la concentracioacuten inicial de biomasa

Obtenieacutendose asiacute los paraacutemetros cineacuteticos para cada ensayo correspondientes a

micromax y Xo

Se debe definir la concentracioacuten maacutexima de biomasa (Xmaacutex) para poder hallar los

paraacutemetros cineacuteticos mediante dicho modelo cabe aclarar que dicho valor se toma

de los resultados de biomasa adquiridos para cada uno de los ensayos mediante

la metodologiacutea de peso seco este valor variacutea para cada fermentacioacuten

Una vez ajustados los datos de cada tratamiento al modelo logiacutestico se procedioacute a

calcular de manera teoacuterica los valores de X (biomasa) que variacutea con el tiempo

39

teniendo en cuenta los paraacutemetros cineacuteticos arrojados mediante el modelo

logiacutestico utilizando la siguiente ecuacioacuten

Ecuacioacuten 2 Valores teoacutericos de biomasa en el tiempo

Estos valores de X teoacutericos obtenidos mediante la foacutermula anterior se grafican con

respecto a los valores de X obtenidos de manera experimental con el fin de

observar el ajuste del modelo logiacutestico a cada uno de los datos experimentales

28 EVALUACIOacuteN DEL CONSUMO DE SUSTRATO Y DEL CONSUMO DE

PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO

SUMERGIDO

Con el fin de evaluar el consumo de sustrato y proteiacutena por parte del P cubensis

durante las fermentaciones que conteniacutean glucosa en el medio se recolectaron

muestras cada 24 horas del liacutequido obtenido despueacutes de realizada la filtracioacuten de

la muestra que se utilizoacute para efectos de caacutelculo de peso seo dicho liacutequido

denominado sobrenadante fue almacenado a -4 degC Finalizadas cada una de las

fermentaciones se procedioacute a realizar el protocolo para evaluar el consumo de

sustrato para cada medio (Miller 1959) mediante el meacutetodo de DNS (Aacutecido

Dinitrosaliciacutelico) (Anexo 13) y el consumo de proteiacutenas mediante el meacutetodo de

LOWRY para cada fermentacioacuten (Anexo 15)

Para llevar a cabo la cuantificacioacuten de sustrato y proteiacutena en los distintos ensayos

fue necesario realizar las curvas de calibracioacuten correspondientes dichas curvas

con sus respectivos valores de concentracioacuten se muestran en los anexos 14 y 16

40

29 MEacuteTODO CUALITATIVO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE

ALCALOIDES (PSILOCIBINA) MEDIANTE EL USO DEL REACTIVO DE

DRAGENDORFF

Como se mencionoacute anteriormente el reactivo de Dragendorff es usado para

determinar de manera cualitativa la ausencia o presencia de alcaloides en una

muestra determinada Para llevar a cabo dicha prueba se recolectaron muestras

de la biomasa seca correspondientes a los diacuteas 12 13 y 14 de cada fermentacioacuten

las cuales fueron almacenadas a -4degC

Para determinar la presencia de Psilocibina se realizoacute el proceso descrito seguacuten

Musshoff et al (2000) el cual consistioacute en macerar cada una de las muestras de

biomasa hasta obtener un polvo fino luego se pesaron 10 mg de dicho polvo y a

esta cantidad se le agregoacute 1 mL de metanol Posteriormente una pequentildea

cantidad de esta mezcla se esparcioacute en un papel filtro en donde se le adicionoacute una

gota del reactivo de Dragendorff

Una vez realizada la prueba se dice que la muestra contiene presencia de

alcaloides si eacutesta presenta una coloracioacuten rojizo-amarilla

210 MEacuteTODO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE PSILOCIBINA

MEDIANTE CROMATOGRAFIacuteA LIacuteQUIDA DE ALTA EFICIENCIA (HPLC)

Una vez evaluada la presencia del alcaloide mediante el reactivo de Dragendorff

se procedioacute a determinar mediante el uso de cromatografiacutea liacutequida de alta

eficiencia (HPLC) la presencia de los alcaloides en la mezcla con sus respectivos

tiempos de retencioacuten para llevar a cabo la extraccioacuten de la Psilocibina se siguioacute el

meacutetodo descrito por Musshoff et al (2000) Para ello la muestra de biomasa

seca fue macera en un mortero hasta convertirla en un polvo fino Diez miligramos

41

de la muestra en polvo se extrajeron dos veces con 1 mL de metanol en un bantildeo

de ultrasonido durante 30 minutos Posterior a eacutesto se centrifugaron las muestras

a 3000 rpm durante 2 minutos el sobrenadante se depositoacute en un vial

independiente

El sobrenadante fue evaporado hasta sequedad bajo una corriente de nitroacutegeno

gaseoso Una parte de los residuos se disolvioacute en 200 microL de la fase moacutevil que

contiene HCOONH4 con una concentracioacuten 10 microM y un pH de 35

El equipo utilizado para realizar todos los anaacutelisis correspondientes a HPLC

cuenta con las siguientes caracteriacutesticas equipo Agient Technologies que consta

de una columna C18 de 46 mm 250 mm 5 mm con una fase moacutevil de

HCOONH4 con un flujo de 1 mLminuto un detector UV de 214 nm y una inyeccioacuten

de 20 μL y una temperatura de 25degC El experimento se corrioacute de modo isocraacutetico

con una fase moacutevil de agua 70 y HCOONH4 de 30

211 DETERMINACIOacuteN CUALITATIVA DE LA RESOLUCIOacuteN DEL

ALCALOIDE DE INTEREacuteS PARA LOS DIFERENTES ENSAYOS

Con el fin de determinar de manera cualitativa cuaacutel de los cromatogramas

arrojados mediante la teacutecnica de HPLC presentoacute mejor resolucioacuten del alcaloide

fue necesario realizar un supuesto acerca del tiempo de retencioacuten de la Psilocibina

durante la cromatografiacutea puesto que a pesar de haber contado con un

cromatograma (Tsujikawa et al 2003) (Anexo 18) y haber trabajado en las

mismas condiciones de eacuteste no se utilizoacute la misma fase moacutevil lo que puedo

generar variaciones en dicho tiempo Se asumioacute que el tiempo de retencioacuten varioacute

entre 62 y 72 minutos es decir entre este tiempo se encontroacute el pico de intereacutes

de la investigacioacuten

42

La eleccioacuten del criterio de pureza del compuesto de intereacutes se realizoacute observando

cuaacutel de los picos obtenidos muestra menor ruido es decir que a su alrededor no

tenga presencia de otros compuestos (Anexos 19 20 y 21)

212 DETERMINACIOacuteN PORCENTUAL DE COMPUESTOS PARA LOS

DIFERENTES ENSAYOS

La cuantificacioacuten de los compuestos se hizo mediante un porcentaje de aacuterea bajo

la curva debido a que no se contoacute con un estaacutendar interno

Para realizar dicho porcentaje se obtuvo la totalidad de las aacutereas presentes en el

perfil cromatograacutefico obtenido para las muestras de los diacuteas 12 13 y 14 de cada

fermentacioacuten y el porcentaje del aacuterea del metabolito de intereacutes la cual oscilaba

entre un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

En el momento de analizar los cromatogramas y de elegir el medio que mejor

resultados arrojoacute en cuanto a la produccioacuten de alcaloide se observoacute la resolucioacuten

del metabolito en cada una de las fermentaciones

213 CULTIVO SUMERGIDO DE P cubensis EN PRESENCIA DE FA

Despueacutes de haber elegido la fuente de carbono (glucosa) y su respectiva

concentracioacuten (50 gL) que mejores resultados arrojaron durante la investigacioacuten

se realizaron nuevamente fermentaciones del P cubensis en medio sumergido

(Fang-Zhong) donde la diferencia de estos medios con respecto a los

anteriormente utilizados radicoacute en la presencia de FA aminoaacutecido

Para dichas fermentaciones se contoacute con tres concentraciones diferentes de FA

(05 gL 1 gL 15 gL) realizadas por duplicado adicionalmente se montoacute

43

simultaacuteneamente con dichos ensayos las muestras correspondientes a los uacuteltimos

tres diacuteas de fermentacioacuten sin FA en el medio para efectos de comparacioacuten y asiacute

poder llevar a cabo un anaacutelisis estadiacutestico apropiado

Los datos obtenidos fueron analizados por medio de una ANOVA con el fin de

observar si existiacutean o no diferencias significativas en cuanto al crecimiento micelial

(concentracioacuten de biomasa) del P cubensis y asiacute poder determinar el medio que

mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten

214 DISENtildeO DE EXPERIMENTOS Y ANAacuteLISIS ESTADIacuteSTICO

El disentildeo estadiacutestico utilizado para realizar los anaacutelisis correspondientes a las

diferentes fermentaciones es un disentildeo factorial 23 Este estudio se basoacute en dos

factores que fueron las dos fuentes de carbono (glucosa y sacarosa) a su vez se

apoyoacute en tres niveles que fueron la variacioacuten en la concentracioacuten de las mismas

(30 gL 50 gL y 70 gL) De igual manera se fundamentoacute en dos variables de

respuesta el crecimiento micelial de P cubensis y el porcentaje de Psilocibina

presente en el microorganismo

Por medio del Software Statgraphics plus 51 se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico

basado en una ANOVA factorial Con ello se pretendioacute comparar estadiacutesticamente

los resultados de crecimiento micelial de biomasa (concentracioacuten) y produccioacuten de

Psilocibina para cada uno de los medios durante los 14 diacuteas de fermentacioacuten y en

especial en los uacuteltimos tres diacuteas de la misma puesto que durante este periacuteodo fue

evaluada la presencia del alcaloide

Es necesario hacer hincapieacute que para realizar dicha estadiacutestica fue necesario

ejecutar un estudio de normalidad el cual se comproboacute utilizando la graacutefica de

probabilidad normal a su vez se requirioacute un anaacutelisis de igualdad de varianza por

medio de una graacutefica de residuos Vs previsto con el fin de ver visualmente la

44

hipoacutetesis de la homocedasticidad todo ello con el fin de garantizar que la

investigacioacuten se comportoacute de forma normal Adicionalmente se contoacute con una

hipoacutetesis nula (Ho) y una Hipoacutetesis alterna (Ha) las cuales permitieron realizar las

conclusiones respectivas A continuacioacuten se enunciaraacuten cada una de eacutestas y los

paraacutemetros necesarios para dicho estudio

Ho Todas las medias son iguales es decir no existen diferencias

significativas entre los datos analizados

Ha Alguna de las medias es diferente lo que quiere decir que siacute existen

diferencias significativas

Paraacutemetro

Pvalor gt 005 Se acepta Ho

Pvalor le 005 Se rechaza Ho

45

3 RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

31 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P cubensis EN CULTIVO

SUMERGIDO (FANG-ZHONG) UTILIZANDO DIFERENTES FUENTES DE

CARBONO

Con el propoacutesito de evaluar el crecimiento micelial del P cubensis en medio

sumergido durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten se recurrioacute al uso de

metodologiacuteas conocidas como peso huacutemedo y peso seco en dicho trabajo soacutelo se

exponen los datos arrojados por el meacutetodo de peso seco

A continuacioacuten se presentan cada una de las fermentaciones de acuerdo al tipo de

sustrato empleado en las mismas los respectivos valores de peso seco obtenidos

y los anaacutelisis pertinentes para cada uno de los casos

311 Crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de glucosa

Inicialmente se evaluaron tres concentraciones de glucosa en el cultivo de P

cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) correspondientes a 30 gL 50 gL y

70 gL siendo en este caso la glucosa la principal fuente de carbono del P

cubensis

A continuacioacuten se muestran los valores de peso seco obtenidos para cada una de

las concentraciones de glucosa utilizadas durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten

46

0

01

02

03

04

05

06

07

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

ma

sa (g

L)

Tiempo (diacuteas)30gL 50gL 70gL

Graacutefico 1 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando tres diferentes concentraciones de

glucosa como fuente de carbono (Peso seco)

Del graacutefico 1 se puede observar que no hubo evidencia de fase de latencia para

ninguno de los ensayos posteriormente se aprecia que el crecimiento de biomasa

aumentoacute con el tiempo para las diferentes concentraciones de glucosa empleadas

Analizando las fermentaciones que conteniacutean 50 gL y 70 gL de glucosa se

puede afirmar que ambas presentan un comportamiento similar mostrando una

fase exponencial hasta el diacutea 11 y una fase estacionaria hasta el diacutea 14 de la

fermentacioacuten mientras que la fermentacioacuten que conteniacutea 30 gL de glucosa no

presentoacute fase estacionaria la fermentacioacuten durante los 14 diacuteas se encontraba en

fase exponencial a pesar de que entre los diacuteas 8 y 11 el crecimiento de P

cubensis se mantuvo constante

Asimismo se puede observar que el crecimiento maacutes bajo en cuanto a

concentracioacuten de biomasa se generoacute en la concentracioacuten de 30 gL siendo eacuteste

de 048 gL mientras que en las concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa

los crecimientos maacuteximos fueron muy similares 055 gL y 062 gL

respectivamente

47

Lo dicho anteriormente se ratifica una vez analizados los resultados obtenidos

estadiacutesticamente donde se obtuvo un P-valor igual a cero indicando que existen

diferencias significativas en cuanto al crecimiento micelial de biomasa

(concentracioacuten de biomasa durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten) El graacutefico 2

ilustra la presencia de dos grupos homogeacuteneos lo que indica que las

concentraciones de 50 gL y 70 gL no tienen diferencias significativas del

crecimiento micelial entre cada una de ellas mientras que la concentracioacuten de 30

gL siacute presenta dichas diferencias significativas con respecto a las dos

concentraciones anteriores (Anexo 1)

Con todo eacutesto se expone que la concentracioacuten de glucosa de 50 gL es la que se

eligioacute debido a que es maacutes econoacutemico utilizar 50 gL de glucosa que 70 gL

Tratamientos con diferentes concentraciones de glucosa

Media 30 gL glucosa (a) 022

Media 50 gL glucosa (b) 032

Media 70 gL glucosa (b) 034

a

bb

0

005

01

015

02

025

03

035

04

045

Co

nce

ntr

acioacute

n b

iom

asa

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 2 Crecimiento micelial de P cubensis en cultivo sumergido bajo tres concentraciones de glucosa

48

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute glucosa

como fuente de carbono

Una vez realizada la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

(Fang-Zhong) usando diferentes concentraciones de glucosa se procedioacute a

ajustar los datos obtenidos al modelo logiacutestico Los crecimientos maacuteximos de

biomasa obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco para cada uno de los

ensayos fueron 048 gL 065 gL y 062 gL para concentraciones de 30 gL 50

gL y 70 gL de glucosa respectivamente La tabla 2 muestra los paraacutemetros

cineacuteticos obtenidos mediante el modelo para cada una de las concentraciones

Tabla 2 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando glucosa como fuente

de carbono

30gL 50gL 70gL

microx (diacutea-sup1) 016 microx (diacutea-sup1) 017 microx (diacutea-sup1) 015

micromax (diacutea-sup1) 027 micromax (diacutea-sup1) 035 micromax (diacutea-sup1) 034

X0 (gL) 005 X0 (gL) 008 X0 (gL) 008

R2 096 R2

092 R2 085

De la tabla 2 se puede observar que la concentracioacuten inicial de biomasa (Xo)

estuvo muy cercana para cada una de las concentraciones de glucosa utilizadas

Para 30 gL de glucosa la velocidad maacutexima de crecimiento (micromax) fue mucho

menor que la obtenida para 50 gL y 70 gL eacutesto pudo ser debido a que fue el

medio que menor cantidad de glucosa conteniacutea mientras que para las otras dos

concentraciones de glucosa la velocidad maacutexima de crecimiento fue similar

Al comparar las velocidades maacuteximas de las tres concentraciones de glucosa

utilizadas se evidencia que la fermentacioacuten que conteniacutea 50 gL presentoacute una

micromaacutex mayor correspondiente a 035 diacutea-1 esto sugiere que a mayores

concentracioacuten de glucosa (70 gL) puede ocurrir una inhibicioacuten por sustrato otro

49

criterio que afirma que dicha concentracioacuten fue la que mejores resultados arrojoacute de

las tres concentraciones de glucosa utilizadas para el crecimiento del P cubensis

en el medio de Fang-Zhong Ademaacutes se observa que este experimento fue el que

mayor velocidad especiacutefica de crecimiento presento siendo esta de 017 diacutea-1

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos utilizando la ecuacioacuten

descrita anteriormente en la metodologiacutea con el propoacutesito de observar que tanto

se ajustaron los valores de biomasa hallados experimentalmente con los valores

de biomasa teoacutericos arrojados por el modelo logiacutestico El graacutefico 3 muestra los

valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales con respecto al

tiempo

0

01

02

03

04

05

06

07

0 2 4 6 8 10 12 14

Biom

asa

(gL

)

Tiempo (diacutea)

X exp (30 gL) X exp (50 gL) X exp (70 gL)

X teoacuterico (30 gL) X teoacuterico (50 gL) X teoacuterico (70 gL)

Graacutefico 3 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico

graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes concentraciones de glucosa

Al observar el graacutefico 3 se puede notar que para los ensayos de 50 gL y 70 gL

de glucosa los valores de biomasa teoacutericos se encuentran un poco desfasados de

los valores de biomasa hallados de manera experimental mientras que para el

ensayo que conteniacutea 30 gL de glucosa se observa un buen ajuste de los datos

50

obtenidos experimentalmente al modelo logiacutestico La tabla 2 reitera lo dicho

anteriormente al exponer los valores de R2 los cuales explican la relacioacuten que

tienen los datos teoacutericos con los experimentales

312 Crecimiento micelial del P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de sacarosa

Una vez evaluado el crecimiento de biomasa usando glucosa como fuente de

carbono se procedioacute a evaluar el efecto que teniacutea el cambio de la fuente de

carbono por sacarosa en el crecimiento micelial del P cubensis en medio

sumergido

El graacutefico 4 muestra de manera ilustrativa como fue el crecimiento micelial del P

cubensis para cada una de las concentraciones de sacarosa utilizadas durante los

14 diacuteas mediante el meacutetodo de peso seco

0

01

02

03

04

05

06

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Biom

asa (

gL)

Tiempo (diacuteas)

30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 4 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando diferentes concentraciones de sacarosa

como fuente de carbono (Peso seco)

51

En el graacutefico 4 se puede observar que tanto para una concentracioacuten de 30 gL

como para 70 gL de sacarosa el hongo llega a su fase estacionaria cerca del

quinto diacutea de la fermentacioacuten mientras que para una concentracioacuten de 50 gL se

observa un comportamiento diferente puesto que el microorganismo tiene un

crecimiento exponencial hasta el diacutea 5 en donde entra a una etapa de transicioacuten o

estacionaria durante 3 diacuteas aproximadamente luego de la cual inicia nuevamente

su crecimiento de forma exponencial hasta llegar al diacutea 11 en donde siacute empieza

su fase estacionaria

Al igual que en las tres fermentaciones que conteniacutean glucosa en estas

fermentaciones de sacarosa se observa mediante el graacutefico anterior que no hubo

presencia de fase de latencia

El crecimiento maacuteximo de biomasa en cuanto a concentracioacuten lo presentoacute aquella

fermentacioacuten que conteniacutea 70 gL de sacarosa el cual fue de 057 gL seguida de

la de 50 gL con un crecimiento maacuteximo de biomasa de 045 gL y posteriormente

la concentracioacuten de 30 gL obtuvo un crecimiento maacuteximo de 026 gL

De acuerdo al anaacutelisis estadiacutestico que se realizoacute para cada una de las

fermentaciones se dedujo que las diferencias en cuanto al crecimiento micelial de

biomasa con respecto a la concentracioacuten de la misma son significativas entre

cada una de las fermentaciones es decir fue diferente la concentracioacuten de

biomasa obtenida cuando se trabajoacute con cada una de distintas concentraciones de

sacarosa Lo dicho anteriormente se muestra a traveacutes del graacutefico 5 (Anexo 2)

52

Tratamientos con diferentes concentraciones de sacarosa

Media 30 gL sacarosa (a) 02

Media 50 gL sacarosa (b) 032

Media 70 gL sacarosa (c) 043

a

b

c

0

02

04

Co

nce

ntr

acioacute

n b

iom

asa

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 5 Crecimiento micelial para tres diferentes concentraciones de sacarosa

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute sacarosa

como fuente de carbono

Una vez realizadas las cineacuteticas de crecimiento del P cubensis para cada

concentracioacuten de sacarosa empleada se procedioacute a ajustar los datos obtenidos al

modelo logiacutestico cabe recalcar que es necesario establecer los crecimientos

maacuteximos de biomasa obtenidos para cada uno de los ensayos los cuales fueron

026 gL 045 gL y 057 gL para concentraciones de 30 gL 50 gL y 70 gL de

sacarosa respectivamente

Una vez aplicado el modelo logiacutestico para cada tratamiento se obtuvieron valores

de velocidad maacutexima de crecimiento y biomasa inicial para cada concentracioacuten de

sacarosa utilizada en el medio los cuales se muestran en la tabla 3

53

Tabla 3 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando sacarosa como

fuente de carbono

30gL 50gL 70gL

microx (diacutea-sup1) 030 microx (diacutea-sup1) 014 microx (diacutea-sup1) 041

micromax (diacutea-sup1) 037 micromax (diacutea-sup1) 042 micromax (diacutea-sup1) 067

X0 (gL) 01 X0(gL) 01 X0 (gL) 011

R2 061 R2 089 R2 095

De la tabla 3 se ratifica que se utilizoacute una concentracioacuten inicial de biomasa igual

para cada una de las fermentaciones aproximadamente 01 gL ademaacutes se

observa un aumento en la velocidad maacutexima de crecimiento con respecto a la

cantidad de sacarosa empleada es decir que el hecho de haber aumentado la

concentracioacuten de sacarosa en el medio favorecioacute el aumento en la velocidad

maacutexima de crecimiento del P cubensis siendo eacutesta mayor cuando se trabajoacute a una

concentracioacuten de 70 gL de sacarosa De igual manera se aprecia que el

tratamiento que conteniacutea 70 gL de sacarosa presentoacute una velocidad especiacutefica de

crecimiento mayor que los demaacutes siendo eacutesta de 041 diacutea-1

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos el graacutefico 6 ilustra los

valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales graficados con

respecto al tiempo

54

0

01

02

03

04

05

06

0 2 4 6 8 10 12 14

Bio

mas

a (g

L)

Tiempo (Diacutea)

X exp (30 gL) X exp (50 gL) X exp (70 gL)

X teoacuterico (30 gL) X teoacuterico (50 gL) X teoacuterico (70 gL)

Graacutefico 6 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes

concentraciones de sacarosa

Del graacutefico 6 se puede observar como los valores de biomasa experimentales se

ajustaron a los valores de biomasa teoacutericos arrojados por el modelo logiacutestico lo

que quiere decir la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

cuando se utilizoacute 70 gL se ajustoacute correctamente al modelo logiacutestico lo que se

corrobora en la tabla 2 gracias al valor obtenido para el R2 que indica la relacioacuten

de los datos teoacutericos con respecto a los experimentales Por otro lado para las

fermentaciones de 30 gL y 50 gL de sacarosa a pesar de parecer que

presentaron un buen ajuste al calcular la relacioacuten de los datos teoacutericos con

respecto a los experimentales (R2) se concluye que el ajuste no fue tan bueno

55

313 Comparacioacuten entre el crecimiento micelial de P cubensis en los

cultivos sumergidos utilizando glucosa y sacarosa como fuente de

carbono

Ahora bien es igualmente importante realizar un anaacutelisis comparativo entre ambas

fuentes de carbono empleadas con el fin de determinar si existen o no diferencias

significativas entre dichas fuentes de carbono

De acuerdo al anaacutelisis estadiacutestico se dice que existen diferencias significativas del

crecimiento micelial del P cubensis en cuanto al diacutea y la concentracioacuten de

sustrato empleado es decir concentracioacuten de glucosa y sacarosa (Anexo 3) pero

se observa claramente que no hay diferencias significativas de dicho crecimiento

con respecto al tipo de sustrato utilizado debido a que el P-valor arrojado por la

estadiacutestica fue de 01217 lo que sugiere que se debe utilizar la sacarosa gracias

a la disminucioacuten de costos que se generariacutean durante el proceso todo ello gracias

al costo de la sacarosa es inferior al de glucosa Sin embargo para elegir la fuente

de carbono que mejores resultados arrojoacute no soacutelo se basoacute en la cantidad de

biomasa producida sino que se procedioacute a examinar los barridos espectrales

arrojados por el anaacutelisis de HPLC con el fin de determinar la fuente de carbono

que mejor resolucioacuten mostroacute del alcaloide que en esta investigacioacuten fue glucosa a

una concentracioacuten de 50 gL

De igual manera el graacutefico 7 muestra las medias obtenidas mediante el anaacutelisis

estadiacutestico para las fermentaciones trabajadas con glucosa y sacarosa Aun asiacute

es necesario hacer hincapieacute que eacuteste no es el criterio principal para la obtencioacuten

del medio que mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten por lo tanto se

deben seguir realizando los diferentes anaacutelisis descritos anteriormente en este

trabajo

56

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y

sacarosa)

Media para glucosa (a) 029

Media para sacarosa (a) 032

aa

0

01

02

03

Conc

entr

acioacute

n bi

omas

a (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 7 Crecimiento micelial para dos diferentes fuentes de carbono (glucosa y sacarosa)

314 Crecimiento micelial del P cubensis en cultivo sumergido utilizando

glucosa y fenilalanina en el medio

Se decidioacute realizar un uacuteltimo ensayo acerca del efecto que teniacutea la adicioacuten de un

aminoaacutecido llamado Fenilalanina (FA) al medio Fang-Zhong sobre la produccioacuten

del alcaloide y por ende sobre la generacioacuten de biomasa

Debido a los anaacutelisis realizados anteriormente se concluyoacute que la mejor fuente de

carbono fue la glucosa a una concentracioacuten de 50 gL De la misma manera que

en los numerales anteriores se evaluoacute la cineacutetica del crecimiento micelial del P

cubensis mediante los meacutetodos de peso huacutemedo y peso seco Las mediciones

fueron realizadas por duplicado y promediadas para la fuente de carbono elegida

(glucosa 50 gL) y las diferentes concentraciones de FA en el medio

correspondientes a 05 gL 1 gL 15 gL con el fin de encontrar el medio que

mejores resultados arrojoacute en cuanto a crecimiento micelial y generacioacuten del

57

alcaloide de intereacutes Los datos obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco se

muestran en el graacutefico 8

Cabe resaltar que junto con las tres fermentaciones de 05 gL 10 gL y 15 gL

de FA se montaron a su vez seis muestras correspondientes a los diacuteas 12 13 y

14 de la fermentacioacuten que conteniacutea 0 gL de FA eacutesto con el propoacutesito de analizar

los datos de manera estadiacutestica y poder hacer comparaciones con respecto a la

generacioacuten de biomasa y a la produccioacuten del alcaloide de intereacutes ambas medidas

con respecto a la concentracioacuten

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

11

12

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Biom

asa

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 8 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando diferentes concentraciones de FA y 50

gL de glucosa como fuente de carbono (Peso seco)

Al analizar el graacutefico 8 es decir el crecimiento micelial (concentracioacuten de

biomasa) seguacuten la concentracioacuten de FA en el tiempo se puede notar que no hubo

presencia de fase de latencia para ninguna de las concentraciones de FA

utilizadas ademaacutes el crecimiento de biomasa en cada caso se aprecia de manera

58

muy similar llegando los tres ensayos a la fase estacionaria el diacutea 12 de la

fermentacioacuten

Observando el graacutefico 8 se puede identificar que el mayor contenido de biomasa

fue de 108 gL obtenida el diacutea 13 para una concentracioacuten 10 gL de FA para

concentraciones de 05 gL y 15 gL de FA la concentracioacuten maacutexima de biomasa

fue 106 gL y 101 gL respectivamente Auacuten asiacute al considerar los resultados

obtenidos se puede ratificar que es indiferente la cantidad de FA necesaria para

obtener concentracioacuten de biomasa por ende se decide que el medio que mejores

resultados arrojoacute fue el que conteniacutea 05 gL FA debido a que fue la

concentracioacuten de FA que mejor resolucioacuten del alcaloide presentoacute paraacutemetro

observado mediante los cromatogramas obtenidos del anaacutelisis de HPLC (Anexos

19 20 y 21) y ademaacutes porque con dicha cantidad los costos de la materia prima

seriacutean menores Cabe resaltar que el uso de FA generoacute un aumento significativo

duplicando la produccioacuten de biomasa por lo tanto se testifica que siacute hubo

duplicacioacuten en cuanto a la concentracioacuten de biomasa en los medios que conteniacutea

FA con respecto a los medios que no conteniacutean FA se dice entonces que a su

vez se podriacutea haber generado mayor cantidad de Psilocibina en los medios que

teniacutean FA ya que dicho alcaloide se produce de manera intracelular por tal

razoacuten al aumentar la cantidad de biomasa en el medio se aumenta la cantidad de

dicho alcaloide

De igual manera se analizaron los datos estadiacutesticamente y se llegoacute a apreciar

que no existen diferencias significativas en cuanto a la produccioacuten de biomasa y la

cantidad de FA utilizada en el medio Del mismo modo al analizar la tabla de

contrastes muacuteltiple de rangos se reitera que siacute existen diferencias significativas

entre el crecimiento micelial de biomasa (concentracioacuten de biomasa) en el tiempo

cuando se trabajoacute con FA o sin eacuteste Eacutesto se puede observar en el graacutefico 9

(Anexo 4)

59

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 032

Media 05 gL FA (b) 065

Media 10 gL FA (b) 066

Media 15 gL FA (b) 069

a

b b b

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

Conc

entr

acioacute

n bi

omas

a (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 9 Crecimiento micelial para glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y tres diferentes concentraciones de FA

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute 50 gL de

glucosa como fuente de carbono y diferentes concentraciones de FA

En primer lugar se fijaron los valores de crecimiento maacuteximo de biomasa para

cada una de las concentraciones obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco con

el fin de hallar los paraacutemetros cineacuteticos mediante el modelo logiacutestico Los

crecimientos maacuteximos de biomasa obtenidos fueron los siguientes 106 gL 108

gL y 101 gL para concentraciones de 05 gL 10 gL y 15 gL de FA

respectivamente y 50 gL de glucosa

Una vez realizado el modelo logiacutestico para cada tratamiento se obtuvieron los

valores de velocidad maacutexima de crecimiento y concentracioacuten de biomasa inicial

para cada ensayo los cuales se muestran en la tabla 4

60

Tabla 4 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando 50 gL de glucosa

como fuente de carbono y diferentes concentraciones de FA

05gL 10gL 15gL

microx (diacutea-sup1) 018 microx (diacutea-sup1) 012 microx (diacutea-sup1) 012

micromax (diacutea-sup1) 045 micromax (diacutea-sup1) 035 micromax (diacutea-sup1) 044

X0 (gL) 01 X0 (gL) 017 X0 (gL) 016

R2 095 R2 082 R2 088

Seguacuten los valores arrojados por el modelo logiacutestico que se encuentran

presentados en la tabla 4 se puede decir que se presentoacute una valor de biomasa

inicial similar para los tratamientos de 1 gL y 15 gL de FA mientras que para las

fermentaciones que conteniacutean 05 gL de FA se tiene una diferencia de un 50

aproximadamente Ademaacutes se puede observar que a la concentracioacuten de 05 gL

de FA es la que mayor velocidad maacutexima de crecimiento presenta siendo esta

045 diacuteamacrsup1 a su vez dicha concentracioacuten presentaacute la microx mayor correspondiente a

018 diacutea-1 Debido a eacutesto y al criterio de mejor resolucioacuten del alcaloide observado

en los anaacutelisis de HPLC (Anexos 19 20 y 21) se concluye que el medio que

mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten para la generacioacuten de biomasa

y la produccioacuten de la Psilocibina es 05 gL de FA y 50 gL de glucosa

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos el graacutefico 10 muestra

los valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales graficados con

respecto al tiempo

61

0

02

04

06

08

1

12

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Bio

mas

a (g

L)

Tiempo (Diacutea)

X exp (05 gL) X exp (10 gL) X exp (15 gL)

X teoacuterico (05 gL) X teoacuterico (10 gL) X teoacuterico (15 gL)

Graacutefico 10 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes

concentraciones de FA y 50 gL de glucosa

Se puede decir gracias al graacutefico 10 que los valores de biomasa experimentales

se ajustaron a los valores de biomasa teoacutericos hallados mediante el modelo

logiacutestico es decir la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

cuando se usaron diferentes concentraciones de FA en el medio se ajustoacute

correctamente al modelo logiacutestico esto se reitera con los valores de R2 mostrados

anteriormente en la tabla 4

32 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE

DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

La evaluacioacuten del consumo de sustrato durante la fermentacioacuten con respecto al

tiempo es de suma importancia puesto que eacuteste es el principal componente

limitante del crecimiento presente en el medio de cultivo

62

A continuacioacuten se analizaraacuten dichos consumos para los diferentes ensayos

321 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando diferentes concentraciones de glucosa

Una vez halladas las concentraciones de sustrato para cada una de las

fermentaciones que conteniacutean glucosa en el medio se procedioacute a graficar dichos

valores con respecto al tiempo

El graacutefico 11 ilustra los datos obtenidos sobre el consumo de sustrato de las tres

fermentaciones que conteniacutean glucosa y a su vez como se comportoacute el

crecimiento de biomasa para cada ensayo durante los 14 diacuteas de fermentacioacuten

0

01

02

03

04

05

06

07

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14B

iom

asa

(gL

)

Glu

cosa

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50GL 70 GL 30gL 50gL 70gL

Graacutefico 11 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de glucosa como

fuente de carbono

Al observar el graacutefico 11 se expone que el P cubensis consumioacute mayor cantidad

de glucosa cuando esta estaba a una concentracioacuten de 70 gL correspondiendo a

63

un porcentaje de 62 mientras que para 50 gL y 30 gL fue de 23 y 30

respectivamente

Comparando el consumo de glucosa en sus diferentes concentraciones con el

crecimiento micelial del hongo se puede observar que a una concentracioacuten de

glucosa de 30 gL no soacutelo se tuvo un menor consumo de sustrato sino que

tambieacuten se generoacute un menor crecimiento de biomasa Mientras que a

concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa a pesar de presentar diferencias

en cuanto al porcentaje de sustrato consumido el crecimiento micelial es similar

(no presenta diferencias significativas) lo que indica que el hongo no requiere

tanta concentracioacuten de glucosa para su crecimiento eacutesto se puede afirmar soacutelo

para este ensayo a estas condiciones

De igual manera en el graacutefico 11 al analizar la tendencia del consumo de

sustrato las concentraciones de glucosa de 50 gL y 70 gL presentan una

disminucioacuten notoria hasta el diacutea 11 para dicho consumo Esto se debe a que en

ese diacutea inicioacute la fase estacionaria del hongo en ambas fermentaciones en donde

el P cubensis requeriacutea alimento uacutenicamente para mantenerse y producir

metabolitos secundarios Mientras que para la concentracioacuten de glucosa de 30 gL

el consumo de glucosa fue muy poco a partir del quinto diacutea de la fermentacioacuten

esto se atribuye a que la cineacutetica de crecimiento micelial del P cubensis presentoacute

una fase estacionaria temprana entre los diacuteas 8 y 11 indicando que no necesitaba

consumir casi glucosa puesto que no estaba creciendo

322 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando diferentes concentraciones de sacarosa

Los datos obtenidos sobre el consumo de sacarosa para cada una de las

concentraciones utilizadas (30 gL 50 gL y 70 gL de sacarosa) durante los 14

diacuteas de la fermentacioacuten se muestran en el graacutefico 12 a su vez se ilustran en dicho

64

graacutefico el comportamiento del crecimiento micelial para cada ensayo durante los

14 diacuteas de fermentacioacuten para efectos de anaacutelisis

0

01

02

03

04

05

06

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Sac

aro

sa (g

L)

Tiempo (diacuteas)

30gL 50gL 70gL 30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 12 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de sacarosa como

fuente de carbono

Al observar el graacutefico 12 se puede decir que el P cubensis consumioacute mayor

cantidad de sacarosa cuando eacutesta estaba a una concentracioacuten de 70 gL en el

medio presentando un porcentaje de consumo del 49 mientras que para las

concentraciones de 50 gL y 30 gL de sacarosa se tuvo un porcentaje de

consumo de 24 y 37 Esto igual que en el consumo de glucosa se puede

deber a que al tener mayor concentracioacuten de sustrato en el medio el P cubensis

genera mayor afinidad por el mismo haciendo que dicho hongo se consuma

grandes cantidades de sacarosa durante el tiempo

Igualmente se observa que aproximadamente en el noveno diacutea de la

fermentacioacuten las tres diferentes concentraciones de glucosa (30 gL 50 gL y 70

65

gL) se mantienen casi constantes en el tiempo ello gracias a que en este diacutea el

hongo se encontraba en fase estacionaria en los tres ensayos

323 Comparacioacuten entre el consumo de sustrato de P cubensis en los

cultivos sumergidos con diferentes fuentes de carbono

Con el fin de identificar cuaacutel de las dos fuentes de carbono fue consumida en

mayor proporcioacuten por parte del P cubensis se procedioacute a realizar un anaacutelisis

estadiacutestico donde comparamos las dos fuentes de carbono empleados con

respecto al consumo de sustrato obtenido (concentracioacuten de glucosa y sacarosa

en cada uno de los medios) donde se consiguioacute un P-valor de 00811 con

respecto al tipo de sustrato lo que indica que no existen diferencias en cuanto al

consumo de sustrato y el tipo del mismo es decir es indiferente cuaacutel de los dos

sustratos (glucosa o sacarosa) se utilice para que se del consumo del mismo por

parte del P cubensis Observacioacuten que se reitera en la tabla de contraste muacuteltiple

que muestra que se trabajoacute como un grupo homogeacuteneo Igualmente el graacutefico 13

muestra las medias de consumo de sustrato (concentracioacuten durante los 14 diacuteas)

obtenidas mediante el anaacutelisis estadiacutestico y reitera que no existen diferencias

significativas con respecto al tipo de sustrato utilizado para el cultivo del P

cubensis en medio sumergido (Anexo 5)

66

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 3431

Media sacarosa (a) 3678

a

a

32

34

36

38

Co

nce

ntr

acioacute

n s

ust

rato

(g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 13 Consumo de sustrato para cada una de las fuentes de carbono utilizadas

Aun asiacute al comparar los graacuteficos 11 y 12 se puede observar un mayor consumo

de glucosa que de sacarosa lo que lleva a concluir que es mejor emplear la

primera (glucosa)

324 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando glucosa y fenilalanina en el medio

Los datos obtenidos acerca del consumo de sustrato durante los 14 diacuteas de la

fermentacioacuten para cada uno de los medios que conteniacutean 50 gL de glucosa y

diferentes concentraciones de FA (05 gL 1 gL y 15 gL) se muestran en el

graacutefico 14 De igual manera se ilustran en dicho graacutefico las cineacuteticas de

crecimiento micelial para cada una de las fermentaciones que teniacutean 50 gL de

glucosa y diferentes concentraciones de FA con el fin de realizar los anaacutelisis

pertinentes

67

0

02

04

06

08

1

12

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Glu

cosa

50

gL

+ F

A (g

L)

Tiempo (diacuteas)

05gL 10gL 15gL 05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 14 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando 50 gL de glucosa como fuente de carbono y

diferentes concentraciones de FA

Analizando el graacutefico 14 se puede decir que el consumo de glucosa durante el

tiempo fue igual para las fermentaciones que conteniacutea concentraciones de 1 gL y

15 gL de FA dichos consumos corresponde a valores de 23 mientras que

para el ensayo que teniacutea una concentracioacuten de 05 gL de FA el porcentaje de

consumo fue del 18 Asimismo se presentaron diferencias significativas en

cuanto al consumo de sustrato entre los diferentes ensayos

El graacutefico 15 expone las medias del consumo de sustrato (concentracioacuten) de cada

una de las muestras y las diferencias existentes entre ellas se evidencia que la

adicioacuten de FA disminuyoacute el consumo de glucosa ademaacutes que en los ensayos se

presentaron tres grupos homogeacuteneos diferentes En el primer grupo (a) que

contiene las fermentaciones del P cubensis con una concentracioacuten de 50 gL de

glucosa y en ausencia de FA se obtuvo una media de 356 gL la cual indica un

mayor consumo de sustrato Luego el segundo grupo (c) se compone de las

concentraciones de 1 gL y 15 gL de FA presentando una media de 413 gL y

de 426 gL respectivamente y el uacuteltimo grupo (b) corresponde a una

68

concentracioacuten de 05 gL de FA el cual presenta el menor consumo de glucosa al

exponer una media 466 gL

Seguacuten lo anterior y el graacutefico 15 se dice que siacute existieron diferencias significativas

en cuanto al consumo de sustrato (concentracioacuten durante los 14 diacuteas) en los

uacuteltimos tres diacuteas cuando se trabajo con FA y sin FA y a su vez se encontraron

diferencias significativas de la concentracioacuten de sustrato en el medio cuando se

teniacutea una concentracioacuten de FA correspondiente a 05 gL con relacioacuten a las otras

dos concentraciones de FA (10 gL y 15 gL) mientras que entre estas dos

uacuteltimas concentraciones de FA (10 gL y 15 gL) no se encontraron diferencias

significativas (Anexo 6)

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 3564

Media 05 gL FA (b) 466

Media 10 gL FA (c) 4131

Media 15 gL FA (c) 426

a

b c c

0

10

20

30

40

50

60

Conc

entr

acioacute

n su

stra

to (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 15 Consumo de sustrato para cada una de las concentraciones de FA utilizadas

69

33 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE

DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

Las fuentes de proteiacutena que posee el medio de Fang-Zhong son extracto de

levadura y peptona que representan una cantidad de 10 gL para cada ensayo

eacutesta cantidad se mantuvo constante para cada fermentacioacuten

Se evaluoacute el consumo de proteiacutena por parte del P cubensis durante los 14 diacuteas

de la fermentacioacuten para cada uno de los ensayos

A continuacioacuten se analizan los resultados obtenidos para cada uno de los

tratamientos

331 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de glucosa

Una vez se calcularon las concentraciones de proteiacutena en el medio para cada

ensayo se graficaron dichos valores con respecto al tiempo

El graacutefico 16 muestra como se comportoacute el consumo de proteiacutena con respecto al

tiempo para cada una de las tres concentraciones de glucosa utilizadas y a su vez

como se comportoacute el crecimiento de biomasa para cada ensayo durante los 14

diacuteas de fermentacioacuten

70

0

01

02

03

04

05

06

07

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Pro

tein

a (g

L)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50 GL 70 GL 30 gL Biomasa 50 gL Biomasa 70 gL Biomasa

Graacutefico 16 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de glucosa como

fuente de carbono

Analizando el graacutefico 16 se puede observar que el consumo de proteiacutena se dio

casi en su totalidad El ensayo que mayor consumo de proteiacutena presentoacute fue el

que conteniacutea 30 gL de glucosa arrojando un porcentaje de consumo del 98

mientras que las fermentaciones realizadas a concentraciones de 50 gL y 70 gL

de glucosa presentaron un porcentaje de consumo de proteiacutena del 91 y 90

respectivamente

Al enfocarnos en la relacioacuten existente entre el consumo de proteiacutena y el

crecimiento micelial del P cubensis se puede notar gracias al graacutefico 16 que la

relacioacuten es directamente proporcional debido a que el consumo de proteiacutena fue

permanente mientras el hongo se encontraba en fase exponencial es decir el P

cubensis necesitaba de la proteiacutena para aumentar su crecimiento mientras que en

el momento en que el microorganismo comenzoacute su fase estacionaria la

concentracioacuten de proteiacutena en el medio se mantuvo constante esto uacuteltimo soacutelo es

vaacutelido para concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa puesto que ambas

llegaron a la fase estacionaria

71

332 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de sacarosa

Una vez obtenidos los valores de consumo de proteiacutena para cada concentracioacuten

de sacarosa utilizada se precedioacute a graficarlos con respecto al tiempo dichos

datos se encuentran en el graacutefico 17 De igual manera en este graacutefico se

representa la cineacutetica de crecimiento de biomasa para el P cubensis de acuerdo a

las distintas concentraciones de sacarosa utilizadas

0

01

02

03

04

05

06

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Prot

eiacutena

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50 GL 70 GL 30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 17 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de sacarosa como

fuente de carbono

El graacutefico 17 ilustra el consumo casi en su totalidad de la proteiacutena para cada uno

de los tratamientos El ensayo que mayor consumo de proteiacutena presentoacute fue el

que conteniacutea 30 gL de sacarosa exponiendo un porcentaje de consumo del 89

mientras que las concentraciones de 50 gL y 70 gL de sacarosa arrojaron

porcentajes de consumo del 86 y 57 respectivamente

Ahora bien al analizar el crecimiento del P cubensis con respecto al consumo de

proteiacutena se evidencia claramente que el consumo disminuyoacute permanentemente

72

en el tiempo mientras el hongo se encontraban en estado exponencial indicando

el intereacutes del P cubensis por la proteiacutena siendo eacutesta utilizada por el mismo para

aumentar su tamantildeo y biomasa

Durante los diacuteas 4 y 10 las fermentaciones que conteniacutean concentraciones de 30

gL y 70 gL de sacarosa presentaron un alto consumo de proteiacutena a pesar de

que el P cubensis se encontraba en estos dos ensayos en fase estacionaria fase

en la cual no se requiere consumir grandes cantidades de sustrato puesto que el

hongo soacutelo necesitaba alimentarse para mantenerse o para producir productos no

ligados al crecimiento maacutes no para cambiar la cantidad de biomasa presente en el

medio Asimismo la concentracioacuten de 50 gL de sacarosa tambieacuten presentoacute un

alto consumo de proteiacutena durante los diacuteas 4 y 8 en donde se creiacutea estar en una

fase estacionaria temprana lo dicho anteriormente reitera una vez maacutes la afinidad

que el P cubensis presentoacute con respecto a las fuentes de proteiacutena usadas

333 Comparacioacuten entre el consumo de proteiacutena de P cubensis en los

cultivos sumergidos con diferentes fuentes de carbono

Con el fin de conocer cuaacutel de los dos tipos de sustrato empleado fue mayormente

consumido se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico

En el graacutefico 18 se ilustran las medias de consumo de proteiacutena (concentracioacuten)

arrojadas mediante el anaacutelisis estadiacutestico sobre el consumo de proteiacutena cuando se

utilizoacute glucosa o sacarosa en el medio y se evidencia que existen diferencias

significativas en cuanto a la concentracioacuten de proteiacutena en el tiempo en el medio

cuando se realizoacute el experimento con glucosa y cuando se utilizoacute sacarosa

arrojando asiacute dos grupos homogeacuteneos el primero (a) presenta una media de 465

gL mientras que el grupo dos (b) arroja un valor de media de 609 gL indicando

un menor consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en el medio sumergido

73

de Fang-Zhong cuando se utilizoacute sacarosa como principal fuente de carbono

(Anexo 7)

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 465

Media sacarosa (b) 609

a

b

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Conc

entr

acioacute

n pr

oteiacute

na (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 18 Consumo de proteiacutena para cada una de las fuentes de carbono utilizadas

334 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

glucosa y FA en el medio

Una vez se obtuvo la concentracioacuten de proteiacutena en el medio para cada

concentracioacuten de FA utilizada se precedioacute a graficar dichos valores con respecto

al tiempo los cuales se ilustran en el graacutefico 19 ademaacutes se muestran en dicho

graacutefico las cineacuteticas de crecimiento de biomasa para cada ensayo

74

0

02

04

06

08

1

12

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Pro

teiacuten

a (g

L)

Tiempo (diacuteas)

05 gL 1 gL 15 gL 05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 19 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando 50 gL de glucosa como fuente de carbono y

diferentes concentraciones de FA

De igual forma que para la fermentacioacuten que teniacutea 50 gL de glucosa en el medio

realizada anteriormente para dichos ensayos el consumo de proteiacutena fue

permanente y se dio casi en su totalidad El ensayo que mayor consumo de

proteiacutena presentoacute fue el que conteniacutea 05 gL de FA arrojando un porcentaje de

consumo del 86 aun asiacute el porcentaje de consumo arrojado por la fermentacioacuten

de 1 gL de FA fue del 84 indicando que no existen diferencias con respecto al

consumo de proteiacutena entre dichas cantidades de FA utilizadas Mientras que el

porcentaje de consumo para 15 gL de FA fue inferior presentando un valor del

72 De acuerdo a los resultados mencionados anteriormente se puede decir que

a mayor concentracioacuten de FA en el medio se presenta menor consumo de

proteiacutena por parte del P cubensis esto se puede afirmar uacutenicamente para los

resultados obtenidos durante esta investigacioacuten a ciertas condiciones

Analizando ahora la relacioacuten entre el consumo de proteiacutena y el crecimiento

micelial se puede ver que al igual que para los ensayos con glucosa a 50 gL se

75

tiene un consumo permanente mientras se estaacute en fase exponencial y una vez se

llega a la fase estacionario alrededor del diacutea 12 la concentracioacuten de proteiacutena en

el medio se estabilizoacute

A la hora de indagar los datos estadiacutesticamente se puede observar que no existen

diferencias significativas sobre el consumo de proteiacutena (concentracioacuten) en el

tiempo con respecto al tipo de sustrato pero al comparar los resultados con los

ensayos donde se antildeadioacute FA al medio se encontroacute que siacute existen diferencias

significativas Se crearon dos grupos homogeacuteneos el primero cuenta con glucosa

y sacarosa presentando medias (cantidad de proteiacutena en el medio) de 468 gL y

473 gL respectivamente mientras que el ensayo con FA se encuentra en otro

grupo en donde su consumo de proteiacutena fue menor presentando una media

(cantidad de proteiacutena en el medio) de 614 gL (Anexo 8)

Tratamientos con y sin FA

Media glucosa (a) 468

Media sacarosa Proteiacutena (a) 473

Media fenilalanina (b) 614

a a

b

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Co

nce

ntr

acioacute

n p

rote

iacutena

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 20 Consumo de proteiacutena para los ensayos con y sin FA

76

34 ESTUDIO CUALITATIVO DE LA PRESENCIA DEL ALCALOIDE

Posterior a las fermentaciones de glucosa sacarosa y glucosa 50 gL con FA y

los respectivos anaacutelisis se realizoacute un uacuteltimo anaacutelisis que a la vez fue el de mayor

relevancia a la hora de determinar cuaacutel de los medios fue el que mejores

resultados arrojoacute En primera instancia se utilizoacute el reactivo de Dragendorff como

indicador de alcaloide para analizar las muestras de los diacuteas 12 13 y 14 con el fin

de esclarecer la presencia de alcaloides (Anexo 17)

Una vez detectada la presencia de alcaloides gracias a la coloracioacuten naranja

presentada en las muestras se procedioacute a realizar la teacutecnica de HPLC con el fin

de hallar un porcentaje del compuesto de intereacutes basado en las aacutereas obtenidas

de los cromatogramas (asumiendo un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72

minutos)

341 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el

medio no conteniacutea FA

A la hora de analizar y confirmar cuaacutel fue el mejor ensayo de los experimentos

realizados se tuvo como criterio base determinar la fuente de carbono y su

respectiva concentracioacuten que mejor presencia del compuesto de intereacutes arrojoacute

supuesto a un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

Inicialmente al obtener los anaacutelisis estadiacutesticos se deduce que no existieron

diferencias significativas entre el aacuterea del pico de intereacutes con respecto a todos los

picos arrojados por el cromatograma y los factores estudiados (tipo de sustrato

diacutea de fermentacioacuten y concentracioacuten) puesto que se obtuvieron valores de P-valor

77

de 03310 09580 y 08336 respectivamente es decir no importa queacute tipo de

sustrato se utilice la produccioacuten de alcaloide no tendraacute variaciones (Anexo 9)

Al analizar el graacutefico 21 se puede observar que las medias de las aacutereas halladas

para los diferentes ensayos con glucosa y sacarosa no presentaron diferencias

significativas es decir pertenecen al mismo grupo homogeacuteneo (a) lo que ratifica

lo dicho anteriormente

Tratamiento de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 235916

Media sacarosa (a) 337147

a

a

0

7000

14000

21000

28000

35000

42000

Aacutere

a de

Com

pues

to

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 21 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para las dos fuentes de carbono

Por tal razoacuten fue necesario hacer un anaacutelisis cualitativo de los cromatogramas

obtenidos mediante HPLC el cual se basoacute en la forma del pico arrojado por la

teacutecnica La figura 6 ilustra dicho anaacutelisis

78

Buena resolucioacuten de pico Mala resolucioacuten de pico

(a) (b)

Figura 6 Cromatogramas de dos diferentes fermentaciones de P cubensis que ilustran el criterio de escogencia del mejor ensayo realizado (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

Primero fue necesario observar el tamantildeo del pico y posterior a eacutesto determinar

su resolucioacuten La figura 6 ilustra dos ejemplos el de 50 gL de glucosa el diacutea 13 y

50 gL de sacarosa el diacutea 14 mientras el primero muestra un pico grande y

definido la segunda fermentacioacuten ilustra un pico grande pero poco definido

indicando que en este caso no se resolvioacute correctamente el alcaloide es decir no

se logroacute una buena separacioacuten De esta manera se analizaron los diferentes

cromatogramas para los diacuteas 12 (Anexo 19) 13 (Anexo 20) y 14 (Anexo 21) de

cada fermentacioacuten arrojando diferencias entre los ensayos y llevando a la

conclusioacuten de que la fermentacioacuten que mejores resultados arrojoacute fue la que

conteniacutea 50 gL de glucosa

79

342 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el

medio conteniacutea FA

Despueacutes de realizada la fermentacioacuten con glucosa 50 gL y concentraciones de

FA de 05 gL 10 gL y 15 gL se procedioacute de igual manera que en el estudio sin

FA a evaluar cuaacutel de estas tres concentraciones de FA exhibioacute mejor resolucioacuten

del alcaloide

Inicialmente se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico el cual arrojoacute que no existen

diferencias significativas con respecto al aacuterea de pico que en este caso debido al

supuesto representa la Psilocibina y los diacuteas 12 13 y 14 de la fermentacioacuten

Mediante el graacutefico 22 se puede decir que en los uacuteltimos tres diacuteas de las

fermentaciones que conteniacutean FA en el medio no existen diferencias significativas

con respecto al alcaloide de intereacutes obtenido es decir en los tres se produjo el

alcaloide (Anexo 10)

Tratamientos de los uacuteltimos tres diacuteas de fermentacioacuten usando FA

Media diacutea 12 (a) 411758

Media diacutea 13 (a) 413401

Media diacutea 14 (a) 44860

a a a

0

10000

20000

30000

40000

50000

Aacutere

a Co

mpu

esto

Letras diferentes denotan diferencias significativas

Graacutefico 22 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos en los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten

con FA y glucosa

80

Igual que en numeral anterior fue necesario realizar anaacutelisis cualitativo para los

cromatogramas por ende se requirioacute observar el tamantildeo del pico y posterior a

eacutesto determinar su resolucioacuten

Buena resolucioacuten de pico Mala resolucioacuten de pico

(a) (b)

Figura 7 Cromatogramas de dos diferentes fermentaciones de P cubensis que ilustran el criterio de escogencia del mejor ensayo realizado (a) 05 gL

FA (b) 15 gL FA

La figura 7 ejemplifica el anaacutelisis realizado para la seleccioacuten del mejor ensayo

ejecutado Se tienen dos cromatogramas el de 05 gL de FA en el diacutea 13 y el de

15 gL de FA para el mismo diacutea

A todos los cromatogramas obtenidos para los diacuteas 12 (Anexo 19) 13 (Anexo 20)

y 14 (Anexo 21) se realizoacute el mismo anaacutelisis y se concluyoacute que la concentracioacuten

maacutes apropiada para la obtencioacuten de la los compuestos producidos por P cubensis

fue de 05 gL de FA debido a que eacuteste generariacutea una disminucioacuten en los costos

81

35 ESTUDIO PORCENTUAL (AacuteREA) DEL ALCALOIDE REALIZADO PARA

LOS DIFERENTES ENSAYOS

Se calculoacute el porcentaje de aacuterea correspondiente al pico que identificoacute que se

asumioacute como el correspondiente a la Psilocibina gracias a la suposicioacuten realizada

del tiempo de retencioacuten

A continuacioacuten se presentan los valores obtenidos y sus respectivos anaacutelisis para

cada tratamiento

351 Porcentaje de la Psilocibina (suposicioacuten) cuando el medio no conteniacutea

FA

Debido a que no se contaba con un estaacutendar de Psilocibina los resultados

mostrados en la tabla 5 se obtuvieron realizando un porcentaje con respecto a las

aacutereas bajo la curva arrojadas mediante el anaacutelisis de cromatografiacutea de alta

eficiencia (Anexos 19 20 y 21) En dichos anexos se encuentran resaltadas en

negrilla aquellas aeacutereas utilizadas

Tabla 5 Porcentaje de aacuterea hallado mediante HPLC para los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten con concentraciones de 30 gL 50 gL y 70 gL de glucosa

y sacarosa con un tiempo de retencioacuten de 62 y 72 minutos

Diacutea Glucosa

(gL)

Aacuterea

(compuesto

Tr= 62-72)

Sacarosa

(gL)

Aacuterea

(compuesto

Tr= 62-72)

12 30 60650 30 3664

12 50 7396 50 5857

12 70 4816 70 3415

13 30 702 30 2876

13 50 6815 50 4113

13 70 6733 70 5583

14 30 4824 30 2756

14 50 4821 50 2792

14 70 017 70 1429

82

A la hora de analizar los datos de la tabla 5 se puede observar que el mayor

porcentaje de aacuterea se obtuvo cuando se trabajoacute con glucosa como fuente de

carbono y concretamente a una concentracioacuten de 50 gL

Analizando los datos estadiacutesticamente no se obtuvieron diferencias significativas

en cuanto a la produccioacuten del compuesto (aacuterea) con respecto al tipo de sustrato

utilizado durante las fermentaciones es decir es indiferente si se utiliza glucosa o

sacarosa en el cultivo de P cubensis en medio sumergido de Fang-Zhong

El graacutefico 23 ilustra las medias (aacuterea) obtenidas para la produccioacuten de alcaloide en

las dos diferentes fuentes de carbono es decir glucosa y sacarosa exponiendo

un uacutenico grupo homogeacuteneo con medias (produccioacuten de alcaloide) de aacutereas de

219635 y 234391 para glucosa y sacarosa respectivamente (Anexo 11)

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 219635

Media sacarosa (a) 234391

a

a

2000

2100

2200

2300

2400

Aacuterea

Com

pues

to

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 23 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para cada una de las fuentes de carbono

utilizadas

Aun asiacute estudiando los graacuteficos de HPLC con el criterio mencionado

anteriormente es decir observando el tamantildeo del pico y su resolucioacuten del mismo

83

se observoacute claramente que la presencia del alcaloide (tiempo de retencioacuten

supuesto entre 62 y 72 minutos) fue mejor cuando se trabajoacute con glucosa a una

concentracioacuten de 50 gL debido que presenta el mejor pico

352 Porcentaje de aacuterea de compuestos presentes en P cubensis cuando

el medio conteniacutea FA

Con el fin de observar si la adicioacuten de FA al medio si arrojoacute mejores resultados en

cuanto a la produccioacuten del compuesto presente entre un rango de 62 y 72

minutos como tiempo de retencioacuten se procedioacute a calcular el porcentaje del aacuterea

de intereacutes de acuerdo a las aacutereas arrojadas para cada ensayo por medio del

anaacutelisis de HPLC Los datos obtenidos se ilustran a continuacioacuten en la tabla 6

Tabla 6 Porcentaje hallado mediante HPLC para los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten con concentraciones de 05 gL 10 gL y 15 gL de FA y 50 gL

de glucosa con un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

Diacutea

Glucosa

50 gL +

FA

Aacuterea

(compuesto

Tr=62-72)

12 0 4315

12 05 2931

12 1 6236

12 15 847

13 0 3257

13 05 7549

13 1 4790

13 15 2721

14 0 4822

14 05 3863

14 1 5801

14 15 2102

84

Al detallar la tabla 6 puede observarse que el ensayo que mayor porcentaje de

aacuterea arrojoacute fue el que conteniacutea 05 gL de FA arrojando su maacuteximo porcentaje

correspondiente a 755 el diacutea 13 Aun asiacute las diferencias existentes entre ellos

no fueron significativas

Ahora bien al analizarlos estadiacutesticamente se encontroacute que la produccioacuten del

alcaloide en presencia de FA presentoacute la misma tendencia que los ensayos

analizados anteriormente sin eacutesta pero gracias a que este aminoaacutecido duplico la

cantidad de biomasa y debido a que el compuesto de intereacutes se produce

intracelularmente se afirma que el uso de FA aumentoacute la generacioacuten del

compuesto evaluado (Anexo 12)

El graacutefico 24 presenta las diferentes medias en cuanto al porcentaje de aacuterea del

compuesto presente entre 62 y 72 minutos para los diferentes tratamientos de

glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y sus concentraciones respectivas de FA

Claramente se ve que soacutelo existe un grupo homogeacuteneo lo que reafirma que no

existen diferencias significativas de la produccioacuten con respecto a las

concentraciones de FA

85

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 3122

Media 05 gL FA (a) 2391

Media 10 gL FA (a) 2823

Media 15 gL FA (a) 2113

a

aa

a

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Aacutere

a Co

mpu

esto

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 24 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para cada una de las concentraciones de

FA utilizadas

Debido a que no se encontraron diferencias significativas en cuanto al porcentaje

de aacuterea obtenido mediante los cromatogramas se concluye que el mejor medio es

el que tiene como fuente de carbono glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y una

adicioacuten de 05 gL de FA puesto que genera una disminucioacuten en costos

86

CONCLUSIONES

No existen diferencias significativas en el crecimiento micelial de P

cubensis en medio sumergido Fang-Zhong cuando se trabaja con fuentes

de carbono glucosa y sacarosa sin embargo se decide trabajar con 50 gL

de glucosa puesto que eacuteste tiene una buena presencia de alcaloide y a su

vez una mejor produccioacuten de biomasa

La concentracioacuten de glucosa utilizada para el crecimiento de P cubensis

influye en el crecimiento micelial obteniendo concentraciones de biomasa

de 062 gL 055 gL y 048 gL para concentraciones de sustrato de 70 50

y 30 gL de glucosa siendo las dos primeras significativamente diferentes

con respecto a la de 30 gL

La concentracioacuten de sacarosa utilizada para el crecimiento de P cubensis

influye en el crecimiento micelial obteniendo concentraciones de biomasa

de 057 gL 045 gL y 026 gL para concentraciones de sustrato de 70 50

y 30 gL de sacarosa siendo significativamente diferentes entre ellas

La resolucioacuten de los picos obtenidos por RP-HPLC del extracto de P

cubensis fue mayor para las fermentaciones realizadas con una

concentracioacuten de 50 gL de glucosa lo que conllevoacute a utilizarlo al realizar

los ensayos que conteniacutean en el medio FA

La concentracioacuten de biomasa de P cubensis obtenida en cultivo sumergido

en medio Fang-Zhong con glucosa se duplicoacute con la adicioacuten de FA No

obstante no existen diferencias significativas entre las concentraciones de

FA utilizadas

87

El consumo de proteiacutena presentada por P cubensis en medio Fang-Zhong

fue casi del 100 mientras que el consumo de sustrato para el mismo

medio estuvo alrededor del 40

El consumo de sustrato durante el transcurso de las fermentaciones que no

conteniacutean FA en el medio no presentoacute diferencias significativas con

respecto a las dos fuentes de carbono utilizadas Mientras que en aquellas

fermentaciones donde se agregoacute FA al medio siacute existieron diferencias

significativas entre las fermentaciones de 15 y 1 gL de FA con respecto a

los ensayos realizados con 05 gL FA Sin embargo el P cubensis

consumioacute mayor cantidad de sustrato cuando el medio no conteniacutea FA

Se evidencioacute que el P cubensis consumioacute mayor cantidad de proteiacutena

cuando el sustrato utilizado en el medio fue glucosa y a su vez se detecto

que la adicioacuten de FA al medio tuvo como efecto la disminucioacuten en el

consumo de sustrato por parte del microorganismo

El consumo de sustrato y de proteiacutena tuvo un comportamiento similar

puesto que fue consumido permanentemente durante la fase exponencial

para cada uno de los tratamientos realizados es decir las concentraciones

de 30 gL 50 gL y 70 gL de glucosa y sacarosa como fuente de carbono y

de 05 gL 1 gL y 15 gL de FA teniendo como fuente de carbono glucosa

a una concentracioacuten de 50 gL mientras que en la fase estacionaria su

consumo se disminuyoacute permaneciendo casi constante

Despueacutes de realizados los estudios en cuanto a la produccioacuten del

compuesto presente entre 62 y 72 minutos para cada uno de los ensayos

no se evidenciaron diferencias significativas entre las dos fuentes de

carbono utilizadas (glucosa y sacarosa)

88

La adicioacuten del precursor llamado Fenilalanina (FA) al medio sumergido

Fang-Zhong para llevar a cabo el cultivo del P cubensis tuvo influencia en

cuanto a la produccioacuten de compuesto presente entre tiempo de retencioacuten de

62 y 72 minutos debido a que eacuteste duplicoacute la concentracioacuten de biomasa

en el medio se dice entonces que la produccioacuten aumentoacute al ser eacuteste de

produccioacuten intracelular

La resolucioacuten del compuesto presente entre el tiempo de retencioacuten de 62 a

72 minutos se obtuvo mejor en el ensayo que conteniacutea 05 gL de FA y al

saber que no existieron diferencias significativas en la produccioacuten en cuanto

al porcentaje de aacutereas obtenido con respecto a las demaacutes concentraciones

de FA se afirma que eacuteste es el medio que mejores resultados arrojoacute para

el crecimiento de P cubensis y la produccioacuten de Psilocibina

89

RECOMENDACIONES

Se sugiere observar el efecto que tiene la variacioacuten de las revoluciones a

las cuales se realizaron las fermentaciones para ver como variacutea el

crecimiento del P cubensis en medio sumergido Fang-Zhong con respecto

a dicho factor

Debido a que soacutelo se realizaron anaacutelisis sobre el crecimiento del P

cubensis en medio sumergido haciendo uso de dos sustratos diferentes

(glucosa y sacarosa) seriacutea recomendable realizar el mismo anaacutelisis para

otro tipo de sustrato como por ejemplo melaza por su bajo costo

Del mismo modo seriacutea apropiado realizar el estudio con otro tipo de

precursor y en otras concentraciones para ver la incidencia de eacuteste en el

comportamiento del hongo

Se recomienda realizar un escalamiento de dicho proceso en un biorreactor

con el fin de evaluar a mayor escala el crecimiento del P cubensis y la

produccioacuten del alcaloide

Debido a que la proteiacutena se comportoacute como el principal nutriente se sugiere

para una proacutexima investigacioacuten evaluar diferentes concentraciones de

proteiacutena en el medio

90

ANEXOS

Anexo 1 Anaacutelisis de varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa

Tabla 7 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa)

Tabla 8 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa)

91

Anexo 2 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con sacarosa

Tabla 9 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (sacarosa)

Tabla 10 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (sacarosa)

92

Anexo 3 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa y sacarosa

Tabla 11 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa y

sacarosa)

Tabla 12 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa y

sacarosa)

93

Anexo 4 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa 50 gL y FA

Tabla 13 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa 50 gL y

FA)

Tabla 14 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa

50 gL y FA)

94

Anexo 5 Anaacutelisis de varianza (ANOVA) para el consumo de sustrato en las

fermentaciones sin FA

Tabla 15 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Sustrato sin FA

Tabla 16 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Sustrato sin FA

95

Anexo 6 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de sustrato en las

fermentaciones con FA

Tabla 17 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Sustrato con FA

Tabla 18 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Sustrato con FA

96

Anexo 7 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de proteiacutena en las

fermentaciones sin FA

Tabla 19 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Proteiacutena sin FA

Tabla 20 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Proteiacutena sin FA

97

Anexo 8 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de proteiacutena en las

fermentaciones con FA

Tabla 21Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Proteiacutena con FA

Tabla 22 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Proteiacutena con FA

98

Anexo 9 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la produccioacuten de Psilocibina en

las fermentaciones sin FA

Tabla 23 Anaacutelisis de Varianza para la produccioacuten de Psilocibina sin FA

Tabla 24 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la produccioacuten de Psilocibina

seguacuten el Sustrato sin FA

99

Anexo 10 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la produccioacuten de Psilocibina en las fermentaciones con FA

Tabla 25 Anaacutelisis de Varianza para la produccioacuten de Psilocibina con FA

Tabla 26 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la produccioacuten de Psilocibina

seguacuten el diacutea con FA

100

Anexo 11 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la cuantificacioacuten porcentual de

Psilocibina en las fermentaciones sin FA

Tabla 27 Anaacutelisis de Varianza para la cuantificacioacuten de Psilocibina sin FA

Tabla 28 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la cuantificacioacuten de Psilocibina

seguacuten el tipo de sustrato sin FA

101

Anexo 12 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la cuantificacioacuten porcentual de

Psilocibina en las fermentaciones con FA

Tabla 29 Anaacutelisis de Varianza para la cuantificacioacuten de Psilocibina con FA

Tabla 30 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la cuantificacioacuten de Psilocibina

seguacuten la concentracioacuten con FA

102

Anexo 13 Determinacioacuten de consumo de azuacutecares por el meacutetodo de DNS

(Aacutecido Dinitrosaliciacutelico)

a DNS para glucosa

Pasos para preparar DNS

Disolver 16 gr de NaOH en agua destilada

Adicionar 30 gr de tartrato de Na y K

Aforar a 100 ml con agua destilada

Almacenar en frascos aacutembar a 4degC

Se debe mantener un stock de glucosa 4mgml y almacenarlo a 4degC A partir

de la solucioacuten de glucosa se preparan las soluciones para hacer la curva

patroacuten con las siguientes concentraciones (gL) 025 050 100 200 y 400

Procedimiento

Tomar 05 ml de cada dilucioacuten y agregar 05 ml de reactivo DNS

Preparar una muestra blanco por dilucioacuten de 05 ml de agua destilada a 05

ml de reactivo de DNS

Agitar todas las muestras

Colocar a ebullir las muestras en bantildeo mariacutea por cinco minutos

Enfriar con hielo

Adicionar 5 ml de agua destilada

Agitar y dejar en reposo 15 minutos

Leer en espectrofotoacutemetro a 540 nm

Realizar la curva Absorbancia Vs Concentracioacuten Debe tener un coeficiente

de correlacioacuten de 0991 a 0999

b DNS para sacarosa

Pasos para preparar DNS sacarosa

Preparacioacuten de la solucioacuten Standard stock de sacarosa (30 gL) tomar 30

gr de sacarosa anhiacutedrida grado reactivo con exactitud hasta la deacutecima de

mg disolver ajustar a aforo de 100 ml con agua desionizada empacar en

viales y almacenar en congelador

Preparacioacuten DNS pesar 16 gr de hidroacutexido de sodio grado reactivo 30 gr

de tartrato de sodio y potasio y disolverlos juntos con 50 ml de agua

103

desionizada aparte pesar 10 gr del DNS disolver con 30 ml de agua

desionizada agregar lentamente y con agitacioacuten la solucioacuten del DNS a la

solucioacuten de tartrato y NaOH anteriormente preparadas ajustar a 100 ml

filtrar envasar en frasco aacutembar y rotular con fecha de vencimiento incluida

(3 meses maacuteximo) mantener a la temperatura del laboratorio

Preparacioacuten del reactivo NaOH 10 N (500 ml) pesar con exactitud hasta

la deacutecima de mg 20 gr de NaOH grado reactivo por cada 500 ml de

solucioacuten disolver primero con 300 ml de agua desionizada y luego aforar a

500 ml envasar y rotular correctamente y mantener a la temperatura del

laboratorio

Preparacioacuten de HCL 10 (100 ml) tomar 27 ml de aacutecido clorhiacutedrico al

37 grado reactivo y aforar hasta 100 ml con agua desionizada envasar

rotular correctamente de acuerdo a la norma del laboratorio y almacenar a

la temperatura del laboratorio

Se debe mantener un stock de glucosa 30 gL y almacenarlo a 4degC A partir

de la solucioacuten de glucosa se preparan las soluciones para hacer la curva

patroacuten con las siguientes concentraciones (gL) 3 6 12 18 24 y 30

Procedimiento

Preparar en cada tubo (las soluciones de la curva patroacuten de sacarosa las

muestras problemas diluidas si es necesario y como blanco agua

desionizada) 100microl de solucioacuten

Adicionar 200 microl de HCL 10 a cada tubo y agitar todos los tubos en vortex

Llevar a ebullicioacuten por 10 minutos en bantildeo mariacutea precalentado a 95degC

Enfriar hasta temperatura ambiente raacutepidamente

Adicionar a cada tubo 1 ml de NaOH 10 N y agitar los tubos en vortex

Aparte tomar 05 ml de cada tubo en otros tubos rotulados y agregar 05 ml

del DNS

Agitar todas las muestras en vortex

Llevar a ebullicioacuten por 5 minutos en bantildeo mariacutea precalentado a 96degC

Enfriar hasta temperatura ambiente raacutepidamente

Adicionar 5 ml de H2O desionizada agitar en vortex y dejar reposar por 15

minutos

Leer en espectrofotoacutemetro a 540 nm

Realizar la curva Absorbancia Vs Concentracioacuten Debe tener un coeficiente

de correlacioacuten de 0991 a 0999

104

Anexo 14 Cineacutetica de Consumo de Sustrato

La cineacutetica de consumo de sustrato se realizoacute por el meacutetodo de Aacutecido

Dinitrosaliciacutelico (DNS) Los rangos de concentracioacuten y absorbancia para cada caso

se citan a continuacioacuten

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 02 a 12 gL

Absorbancia de 01234 a 06612

Ecuacioacuten Y = 19174x -00517 R2 = 09923

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron sacarosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 3 a 30 gL

Absorbancia de 00822 a 11112

Ecuacioacuten Y = 25983x + 04857 R2 = 09978

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa 50 gL como sustrato y FA

Concentracioacuten de 02 a 12 gL

Absorbancia de 0097 a 063

Ecuacioacuten Y = 18785x + 00019 R2 = 09986

105

Anexo 15 Determinacioacuten de consumo de proteiacutenas por el meacutetodo de LOWRY

Pasos para la preparacioacuten de LOWRY

Para obtener la curva estaacutendar de Albuacutemina se preparan 5 soluciones

patrones de Albuacutemina en NaCL al 09 (PV) de las siguientes

concentraciones 152 80 200 300 400 Pgml Si la concentracioacuten de

Proteiacutena total es menor de 500 Pgml se lee la absorbancia a 750 nm si

estaacute entre 1000 y 2000 Pgml se lee a 550nm

Se prepara un blanco que no lleva Albuacutemina y en su reemplazo se adiciona

0-5 ml de solucioacuten salina (NaCL) al 09 (PV) Se aplica el mismo

procedimiento que a las demaacutes muestras

Procedimiento

Servir en tubos de ensayo 05 ml de las soluciones patroacuten de Albuacutemina las

muestras problema y NaCL al 09 como blanco Deben estar marcados

para conservar el orden de concentraciones para la curva

Adicionar a cada tubo 05 ml de NaOH 2N y llevar al bantildeo Mariacutea

precalentado a 100degC por un tiempo de 10 minutos

Dejar enfriar hasta que alcance la Temperatura Ambiente

Agregar a cada tubo 5 ml de la solucioacuten complejante mezclar y dejar

reposar por 10 minutos

Adicionar 05 ml del reactivo de Folin-Ciocalteu 11 vortexiar durante 20

segundos

Reposar en un cuarto oscuro durante 30 minutos

Leer la absorbancia a 750 nm y con las soluciones patroacuten construir la

graacutefica Absorbancia Vs Concentracioacuten de Albuacutemina Seacuterica de Bovina

(BSA) con eacutesta se puede determinar la concentracioacuten de las muestras

problema interpolando el valor de la Absorbancia La curva estaacutendar debe

tener un coeficiente de correlacioacuten de 0991 a 0999

106

Anexo 16 Cineacutetica consumo de Proteiacutena

La cineacutetica de consumo de proteiacutena se realizoacute por el meacutetodo LOWRY Los rangos

de concentracioacuten y absorbancia para cada caso se citan a continuacioacuten

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00094 a 05382

Ecuacioacuten Y = 07427x ndash 00021 R2 = 09955

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron sacarosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00374 a 06178

Ecuacioacuten Y = 06567x ndash 00166 R2 = 09968

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa 50 gL como sustrato y FA

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00708 a 04647

Ecuacioacuten Y = 09814x ndash 00581 R2 = 09992

107

Anexo 17 Prueba de reactivo de Dragendorff

Preparacioacuten de reactivo de Dragendorff para alcaloides

Reactivo de Dragendorff se prepara mezclando 8 gr de nitrato de bismuto

pentahidratado en 20 ml de aacutecido niacutetrico al 30 con una solucioacuten de 272 g de

yoduro de potasio en 50 ml de agua Se deja en reposo por 24 horas se decanta y

se afora a 100 ml La presencia de alcaloides se detecta por la formacioacuten de un

precipitado naranja rojizo cuando se le adiciona esta reactivo a una solucioacuten aacutecida

de alcaloides De los precipitados lavados se puede recuperar los alcaloides con

una solucioacuten saturada de carbonato de sodio (Mercano y Hasegawa 1991)

La figura mostrada a continuacioacuten refleja la presencia del alcaloide debido a la

coloracioacuten amarillo-rojiza que eacutesta sufrioacute

Figura 8 Muestra de biomasa una vez analizada mediante el reactivo de Dragendorff

108

Anexo 18 Barrido Espectral para el Psilocybe cubensis

La metodologiacutea mencionada a continuacioacuten estaacute basada en artiacuteculo base

(Tsujikawa et al 2003)

El Sistema de HPLC consiste en un Shimadzu LC-10ordf Series Cromatografiacutea

Liacutequida equipada con un diodo SPD-M10A detector de red fija en 220nm La

separacioacuten cromatograacutefica ser realizoacute con una columna simeacutetrica C18 (21 mm a

150 mm 5mm Waters Assoc Milford EEUU

La fase moacutevil utilizada fue de 10 mm de formato de amonio-aacutecido foacutermico (955

VV) a un pH de 35 y bombeado a un caudal de 02 mlminuto

El perfil cromatograacutefico obtenido durante la investigacioacuten de Tsujikawa et al

(2003) se muestra en le figura 6 que aparece a continuacioacuten

Figura 9 Perfil cromatograacutefico (Tsujikawa et al 2003)

109

Anexo 19 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 12 de fermentacioacuten

Tabla 31 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 30gL glucosa y

30gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 2957 3837

Glucosa 30 6838 474753

Glucosa 30 9144 47256

Glucosa 30 9489 16822

Glucosa 30 10124 224349

Sacarosa 30 6538 143772

Sacarosa 30 7234 269458

Sacarosa 30 9721 33646

Sacarosa 30 11845 24384

(a) (b)

Graacutefico 25 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

110

Tabla 32 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 0524 319

Glucosa 50 6298 5991

Glucosa 50 7172 237042

Glucosa 50 9144 16387

Glucosa 50 10009 6077

Sacarosa 50 169 24011

Sacarosa 50 3105 28573

Sacarosa 50 6916 112166

Sacarosa 50 9136 4057

Sacarosa 50 9933 8821

Sacarosa 50 10398 13872

(a) (b)

Graacutefico 26 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

111

Tabla 33 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 7217 168598

Glucosa 70 9145 9977

Glucosa 70 997 80558

Sacarosa 70 6803 287387

Sacarosa 70 7517 131049

Sacarosa 70 7775 4434

Sacarosa 70 7871 77109

Sacarosa 70 823 96239

Sacarosa 70 9039 5114

Sacarosa 70 9778 25394

(a) (b)

Graacutefico 27 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

112

Tabla 34 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL y glucosa

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 0818 4722

Glucosa 50 05 2423 52579

Glucosa 50 05 3502 88765

Glucosa 50 05 6137 16009

Glucosa 50 05 6722 275258

Glucosa 50 05 733 226399

Glucosa 50 05 8339 65139

Glucosa 50 05 9101 36797

Glucosa 50 05 9815 130883

Glucosa 50 1 1105 743

Glucosa 50 1 2746 2701

Glucosa 50 1 4304 80304

Glucosa 50 1 6167 19649

Glucosa 50 1 6794 51753

Glucosa 50 1 8282 82997

Glucosa 50 1 9116 38659

Glucosa 50 1 9899 136953

Glucosa 50 15 1198 3313

Glucosa 50 15 2937 37875

Glucosa 50 15 4332 51079

Glucosa 50 15 614 25602

Glucosa 50 15 6737 668905

Glucosa 50 15 8209 107332

Glucosa 50 15 9602 38902

Glucosa 50 15 9752 139613

Diacutea 12

(a) (b)

(c)

Graacutefico 28 Cromatograma del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL

FA

113

Anexo 20 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 13 de fermentacioacuten

Tabla 35 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 30gL glucosa y

30gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 0225 1155

Glucosa 30 2847 699

Glucosa 30 4043 1038

Glucosa 30 6231 4994

Glucosa 30 6787 295182

Glucosa 30 7462 241146

Glucosa 30 9066 51836

Glucosa 30 10004 158746

Sacarosa 30 1734 135

Sacarosa 30 5838 1857

Sacarosa 30 6803 147867

Sacarosa 30 7305 30464

Sacarosa 30 7599 174643

Sacarosa 30 9107 8564

Sacarosa 30 9897 104278

(a) (b)

Graacutefico 29 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

114

Tabla 36 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 1408 13982

Glucosa 50 6949 331449

Glucosa 50 9012 25201

Glucosa 50 9936 27216

Sacarosa 50 1543 7293

Sacarosa 50 6813 437765

Sacarosa 50 9085 35897

Sacarosa 50 10049 184461

(a) (b)

Graacutefico 30 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

115

Tabla 37 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 70gL glucosa y

70gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 1456 3223

Glucosa 70 2985 2423

Glucosa 70 54 7586

Glucosa 70 6262 5149

Glucosa 70 7151 248331

Glucosa 70 9039 19346

Glucosa 70 9929 4906

Glucosa 70 11051 33698

Sacarosa 70 0437 342

Sacarosa 70 1428 812

Sacarosa 70 2948 2191

Sacarosa 70 5473 4854

Sacarosa 70 6286 5336

Sacarosa 70 6848 3649

Sacarosa 70 733 11383

Sacarosa 70 9073 1018

Sacarosa 70 9878 11072

Sacarosa 70 10267 18797

(a) (b)

Graacutefico 31 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 70 gL

glucosa (b) 70 gL sacarosa

116

Tabla 38 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL y glucosa

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 4067 22222

Glucosa 50 05 7379 55573

Glucosa 50 05 902 19513

Glucosa 50 05 9716 119261

Glucosa 50 05 1173 19427

Glucosa 50 1 0793 14776

Glucosa 50 1 2868 28537

Glucosa 50 1 6224 1206

Glucosa 50 1 6782 571299

Glucosa 50 1 8303 92665

Glucosa 50 1 9081 30371

Glucosa 50 1 9738 168959

Glucosa 50 1 11813 27921

Glucosa 50 15 0412 269

Glucosa 50 15 2482 14692

Glucosa 50 15 3486 91059

Glucosa 50 15 6039 6892

Glucosa 50 15 6627 216986

Glucosa 50 15 7216 260795

Glucosa 50 15 8112 65776

Glucosa 50 15 8888 19083

Glucosa 50 15 9497 37812

Glucosa 50 15 9839 65922

Glucosa 50 15 11655 7331

(a) (b)

(c)

Graacutefico 32 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL

FA

117

Anexo 21 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 14 de fermentacioacuten

Tabla 39 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 30gL glucosa y 30

gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 1054 181

Glucosa 30 2553 8939

Glucosa 30 6219 7557

Glucosa 30 6585 77083

Glucosa 30 7158 285069

Glucosa 30 8987 33875

Glucosa 30 9848 87461

Glucosa 30 10694 52151

Glucosa 30 12482 7992

Glucosa 30 12943 23064

Glucosa 30 1493 5948

Sacarosa 30 7309 7075

Sacarosa 30 9984 1680

Sacarosa 30 10442 15395

Sacarosa 30 11211 8511

Sacarosa 30 13405 3398

(a) (b)

Graacutefico 33 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

118

Tabla 40 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 2029 8318

Glucosa 50 6257 5782

Glucosa 50 6875 306684

Glucosa 50 9068 22819

Glucosa 50 9808 92492

Glucosa 50 12113 8823

Glucosa 50 12752 23988

Sacarosa 50 1036 3783

Sacarosa 50 2356 7005

Sacarosa 50 653 44831

Sacarosa 50 6657 127617

Sacarosa 50 7264 66908

Sacarosa 50 7464 255141

Sacarosa 50 9035 26172

Sacarosa 50 9458 28427

Sacarosa 50 9889 37574

Sacarosa 50 10312 140881

Sacarosa 50 12335 13391

Sacarosa 50 1292 17066

(a) (b)

Graacutefico 34 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

119

Tabla 41 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 70gL glucosa y

70gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 6257 5879

Glucosa 70 6373 145551

Glucosa 70 7015 68223

Glucosa 70 7199 9085

Glucosa 70 735 265755

Glucosa 70 9014 4642

Glucosa 70 9877 97804

Glucosa 70 107 67421

Glucosa 70 12625 26231

Glucosa 70 1305 65607

Sacarosa 70 2283 4683

Sacarosa 70 5191 93

Sacarosa 70 6304 3719

Sacarosa 70 6795 136542

Sacarosa 70 726 29869

Sacarosa 70 7515 75545

Sacarosa 70 7872 119563

Sacarosa 70 9166 1244

Sacarosa 70 9658 23096

Sacarosa 70 9871 25866

Sacarosa 70 10421 105108

Sacarosa 70 12347 11115

Sacarosa 70 12861 35503

Sacarosa 70 14272 3676

(a) (b)

Graacutefico 35 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 70 gL

glucosa (b) 70 gL sacarosa

120

Tabla 42 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 0123 173

Glucosa 50 05 0699 7584

Glucosa 50 05 2594 2742

Glucosa 50 05 6104 11663

Glucosa 50 05 6616 487848

Glucosa 50 05 7235 287918

Glucosa 50 05 8183 135793

Glucosa 50 05 8903 5143

Glucosa 50 05 9484 66817

Glucosa 50 05 9679 168855

Glucosa 50 05 11671 4216

Glucosa 50 1 0345 295

Glucosa 50 1 2654 11981

Glucosa 50 1 412 45301

Glucosa 50 1 6111 12626

Glucosa 50 1 6757 526655

Glucosa 50 1 8093 104277

Glucosa 50 1 894 25251

Glucosa 50 1 9643 158685

Glucosa 50 1 11666 22779

Glucosa 50 15 0353 283

Glucosa 50 15 2522 15272

Glucosa 50 15 3577 83963

Glucosa 50 15 6668 47137

Glucosa 50 15 7304 371442

Glucosa 50 15 8226 117611

Glucosa 50 15 8923 61949

Glucosa 50 15 9657 19618

Glucosa 50 15 11668 35606

(a) (b)

(c)

Graacutefico 36 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL FA (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL FA

121

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Page 8: Establecimiento de un medio de cultivo sumergido para ...

viii

341 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el medio no conteniacutea FA ____ 76

342 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el medio conteniacutea FA ______ 79

35 ESTUDIO PORCENTUAL (AacuteREA) DEL ALCALOIDE REALIZADO PARA LOS DIFERENTES ENSAYOS ___ 81

351 Porcentaje de la Psilocibina (suposicioacuten) cuando el medio no conteniacutea FA _______________ 81

352 Porcentaje de aacuterea de compuestos presentes en P cubensis cuando el medio conteniacutea FA _ 83

CONCLUSIONES _________________________________________________________________________ 86

RECOMENDACIONES _____________________________________________________________________ 89

ANEXOS _______________________________________________________________________________ 90

BIBLIOGRAFIacuteA _________________________________________________________________________ 121

ix

LISTA DE TABLAS

TABLA 1 COMPOSICIOacuteN DEL MEDIO DE CULTIVO SUMERGIDO PARA EVALUAR EL CRECIMIENTO MICELIAL

DEL P CUBENSIS 35

TABLA 2 PARAacuteMETROS CINEacuteTICOS OBTENIDOS MEDIANTE EL MODELO LOGIacuteSTICO PARA LAS DIFERENTES

FERMENTACIONES DE P CUBENSIS UTILIZANDO GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO 48

TABLA 3 PARAacuteMETROS CINEacuteTICOS OBTENIDOS MEDIANTE EL MODELO LOGIacuteSTICO PARA LAS DIFERENTES

FERMENTACIONES DE P CUBENSIS UTILIZANDO SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO 53

TABLA 4 PARAacuteMETROS CINEacuteTICOS OBTENIDOS MEDIANTE EL MODELO LOGIacuteSTICO PARA LAS DIFERENTES

FERMENTACIONES DE P CUBENSIS UTILIZANDO 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO Y

DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA 60

TABLA 5 PORCENTAJE DE AacuteREA HALLADO MEDIANTE HPLC PARA LOS UacuteLTIMOS TRES DIacuteAS DE LA

FERMENTACIOacuteN CON CONCENTRACIONES DE 30 GL 50 GL Y 70 GL DE GLUCOSA Y SACAROSA CON

UN TIEMPO DE RETENCIOacuteN DE 62 Y 72 MINUTOS 81

TABLA 6 PORCENTAJE HALLADO MEDIANTE HPLC PARA LOS UacuteLTIMOS TRES DIacuteAS DE LA FERMENTACIOacuteN

CON CONCENTRACIONES DE 05 GL 10 GL Y 15 GL DE FA Y 50 GL DE GLUCOSA CON UN TIEMPO

DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y 72 MINUTOS 83

TABLA 7 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA) 90

TABLA 8 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA) 90

TABLA 9 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (SACAROSA) 91

TABLA 10 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (SACAROSA) 91

TABLA 11 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA Y SACAROSA) 92

TABLA 12 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA Y SACAROSA) 92

TABLA 13 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA 50 GL Y FA) 93

TABLA 14 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA 50 GL Y FA) 93

TABLA 15 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO SIN FA 94

TABLA 16 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO SIN FA 94

TABLA 17 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO CON FA 95

TABLA 18 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO CON FA 95

TABLA 19 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA SIN FA 96

TABLA 20 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA SIN FA 96

TABLA 21ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA CON FA 97

TABLA 22 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA CON FA 97

TABLA 23 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA SIN FA 98

TABLA 24 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN EL SUSTRATO

SIN FA 98

TABLA 25 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA CON FA 99

TABLA 26 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN EL DIacuteA CON FA

99

TABLA 27 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA SIN FA 100

TABLA 28 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN EL TIPO DE

SUSTRATO SIN FA 100

TABLA 29 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA CON FA 101

x

TABLA 30 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN LA

CONCENTRACIOacuteN CON FA 101

TABLA 31 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 30GL GLUCOSA Y 30GL SACAROSA 109

TABLA 32 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 110

TABLA 33 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 111

TABLA 34 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL Y GLUCOSA 50GL SACAROSA 112

TABLA 35 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 30GL GLUCOSA Y 30GL SACAROSA 113

TABLA 36 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 114

TABLA 37 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 70GL GLUCOSA Y 70GL SACAROSA 115

TABLA 38 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL Y GLUCOSA 50GL SACAROSA 116

TABLA 39 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 14 PARA CONCENTRACIONES DE 30GL GLUCOSA Y 30 GL SACAROSA 117

TABLA 40 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 14 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 118

TABLA 41 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 14 PARA CONCENTRACIONES DE 70GL GLUCOSA Y 70GL SACAROSA 119

TABLA 42 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 120

xi

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1 HONGO AGARICALES (LAMINAR) (KUO 2007) 23

FIGURA 2 ALCALOIDES DERIVADOS DEL TRIPTOFANO (MERCANO Y HASEGAWA 1991) 29

FIGURA 3 TRIPTAMINAS SIMPLES (SEIGLER 1981) 31

FIGURA 4 PSILOCIBINA Y PSILOCINA (MANDRILE ET AL 1984) 32

FIGURA 5 PSILOCYBE CUBENSIS (EAH01) CULTIVADA EN MEDIO SOacuteLIDO AGAR MALTA 34

FIGURA 6 CROMATOGRAMAS DE DOS DIFERENTES FERMENTACIONES DE P CUBENSIS QUE ILUSTRAN EL

CRITERIO DE ESCOGENCIA DEL MEJOR ENSAYO REALIZADO (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL

SACAROSA 78

FIGURA 7 CROMATOGRAMAS DE DOS DIFERENTES FERMENTACIONES DE P CUBENSIS QUE ILUSTRAN EL

CRITERIO DE ESCOGENCIA DEL MEJOR ENSAYO REALIZADO (A) 05 GL FA (B) 15 GL FA 80

FIGURA 8 MUESTRA DE BIOMASA UNA VEZ ANALIZADA MEDIANTE EL REACTIVO DE DRAGENDORFF 107

FIGURA 9 PERFIL CROMATOGRAacuteFICO (TSUJIKAWA ET AL 2003) 108

xii

LISTA DE GRAacuteFICOS

GRAacuteFICO 1 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO TRES DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO (PESO

SECO) 46

GRAacuteFICO 2 CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN CULTIVO SUMERGIDO BAJO TRES

CONCENTRACIONES DE GLUCOSA 47

GRAacuteFICO 3 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

GLUCOSA 49

GRAacuteFICO 4 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO (PESO

SECO) 50

GRAacuteFICO 5 CRECIMIENTO MICELIAL PARA TRES DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA 52

GRAacuteFICO 6 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

SACAROSA 54

GRAacuteFICO 7 CRECIMIENTO MICELIAL PARA DOS DIFERENTES FUENTES DE CARBONO (GLUCOSA Y

SACAROSA) 56

GRAacuteFICO 8 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA Y 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE

CARBONO (PESO SECO) 57

GRAacuteFICO 9 CRECIMIENTO MICELIAL PARA GLUCOSA A UNA CONCENTRACIOacuteN DE 50 GL Y TRES

DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA 59

GRAacuteFICO 10 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA Y

50 GL DE GLUCOSA 61

GRAacuteFICO 11 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO 62

GRAacuteFICO 12 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO 64

GRAacuteFICO 13 CONSUMO DE SUSTRATO PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 66

GRAacuteFICO 14 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO Y DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

FA 67

GRAacuteFICO 15 CONSUMO DE SUSTRATO PARA CADA UNA DE LAS CONCENTRACIONES DE FA UTILIZADAS 68

GRAacuteFICO 16 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO 70

GRAacuteFICO 17 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO 71

GRAacuteFICO 18 CONSUMO DE PROTEIacuteNA PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 73

xiii

GRAacuteFICO 19 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO Y DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

FA 74

GRAacuteFICO 20 CONSUMO DE PROTEIacuteNA PARA LOS ENSAYOS CON Y SIN FA 75

GRAacuteFICO 21 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA LAS DOS FUENTES DE CARBONO 77

GRAacuteFICO 22 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS EN LOS UacuteLTIMOS TRES DIacuteAS DE LA FERMENTACIOacuteN CON FA Y GLUCOSA 79

GRAacuteFICO 23 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 82

GRAacuteFICO 24 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA CADA UNA DE LAS CONCENTRACIONES DE FA UTILIZADAS 85

GRAacuteFICO 25 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

109

GRAacuteFICO 26 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

110

GRAacuteFICO 27 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

111

GRAacuteFICO 28 CROMATOGRAMA DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA 112

GRAacuteFICO 29 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

113

GRAacuteFICO 30 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

114

GRAacuteFICO 31 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 70 GL GLUCOSA (B) 70 GL SACAROSA

115

GRAacuteFICO 32 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA 116

GRAacuteFICO 33 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

117

GRAacuteFICO 34 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

118

xiv

GRAacuteFICO 35 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 70 GL GLUCOSA (B) 70 GL SACAROSA

119

GRAacuteFICO 36 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C)

15GL FA 120

xv

LISTA DE ECUACIONES

ECUACIOacuteN 1 ECUACIOacuteN LINEALIZADA DEL MODELO LOGIacuteSTICO 38

ECUACIOacuteN 2 VALORES TEOacuteRICOS DE BIOMASA EN EL TIEMPO 39

xvi

LISTAS DE ANEXOS

ANEXO 1 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA _____________________________________________________ 90

ANEXO 2 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON SACAROSA ____________________________________________________ 91

ANEXO 3 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA Y SACAROSA __________________________________________ 92

ANEXO 4 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA 50 GL Y FA ___________________________________________ 93

ANEXO 5 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO EN LAS FERMENTACIONES

SIN FA ____________________________________________________________________________ 94

ANEXO 6 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO EN LAS FERMENTACIONES

CON FA ___________________________________________________________________________ 95

ANEXO 7 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA EN LAS FERMENTACIONES

SIN FA ____________________________________________________________________________ 96

ANEXO 8 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA EN LAS FERMENTACIONES

CON FA ___________________________________________________________________________ 97

ANEXO 9 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA EN LAS

FERMENTACIONES SIN FA ____________________________________________________________ 98

ANEXO 10 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA EN LAS

FERMENTACIONES CON FA ___________________________________________________________ 99

ANEXO 11 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA CUANTIFICACIOacuteN PORCENTUAL DE PSILOCIBINA EN

LAS FERMENTACIONES SIN FA _______________________________________________________ 100

ANEXO 12 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA CUANTIFICACIOacuteN PORCENTUAL DE PSILOCIBINA EN

LAS FERMENTACIONES CON FA ______________________________________________________ 101

ANEXO 13 DETERMINACIOacuteN DE CONSUMO DE AZUacuteCARES POR EL MEacuteTODO DE DNS (AacuteCIDO

DINITROSALICIacuteLICO) ________________________________________________________________ 102

ANEXO 14 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO ___________________________________________ 104

ANEXO 15 DETERMINACIOacuteN DE CONSUMO DE PROTEIacuteNAS POR EL MEacuteTODO DE LOWRY ____________ 105

ANEXO 16 CINEacuteTICA CONSUMO DE PROTEIacuteNA ______________________________________________ 106

ANEXO 17 PRUEBA DE REACTIVO DE DRAGENDORFF _________________________________________ 107

ANEXO 18 BARRIDO ESPECTRAL PARA EL PSILOCYBE CUBENSIS _________________________________ 108

ANEXO 19 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 12 DE FERMENTACIOacuteN ___________________________ 109

ANEXO 20 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 13 DE FERMENTACIOacuteN __________________________ 113

ANEXO 21 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 14 DE FERMENTACIOacuteN __________________________ 117

xvii

RESUMEN

El Psilocybe cubensis es un hongo de gran importancia a nivel industrial gracias a

la presencia de una sustancia llamada Psilocibina en su cuerpo fructiacutefero

Dicho alcaloide derivado de la triptamina es muy similar al neurotransmisor

serotonina el cual es responsable de la percepcioacuten sensorial la regulacioacuten de la

temperatura el inicio del reposo nocturno del hiacutegado y los rintildeones Por tal motivo

este estudio se enfocoacute en la produccioacuten de la Psilocibina mediante el cultivo del P

cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong)

Se evaluaron los efectos de dos fuentes de carbono (glucosa y sacarosa) a tres

concentraciones diferentes en cultivo sumergido para Psilocybe cubensis con el

fin de determinar la incidencia de eacutestas en la produccioacuten de biomasa y en la

produccioacuten y presencia de Psilocibina alcaloide de intereacutes Para las

concentraciones de glucosa de 30 gL 50 gL y 70 gL se presentoacute un crecimiento

maacuteximo de biomasa de 048 gL 055 gL y 062 gL y un porcentaje de alcaloide

de 6065 wv 7396 wv y 6733 wv respectivamente Esto uacuteltimo si se

asume que el tiempo de retencioacuten oscila entre 62 y 72 minutos contaacutendose con

una fase moacutevil de HCOONH4 en una columna C18 Mientras que para las mismas

concentraciones de sacarosa se presentoacute un crecimiento maacuteximo de biomasa de

026 gL 045 gL y 057 gL con porcentajes del compuesto presente entre el

rango de 62 y 72 minutos de 3664 wv 5857 wv y 5583 wv

respectivamente

Una vez realizada la investigacioacuten se encontroacute que las diferencias existentes en

cuanto a la cantidad de biomasa generada con respecto al tipo de sustrato

utilizado no fueron significativas es decir era irrelevante si se utilizaba glucosa o

sacarosa como principal fuente de carbono para la fermentacioacuten del P cubensis

xviii

en medio sumergido con el fin de obtener biomasa sin embargo se hallaron

diferencias significativas con respecto a las diferentes concentraciones empleadas

de dichas fuentes de carbono

Al analizar las muestras mediante cromatografiacutea liacutequida de alta eficiencia (HPLC)

se determinoacute que el medio que conteniacutea 50 gL de glucosa era el deseado debido

a que fue en eacuteste donde se presentaron picos maacutes definidos mostrando una mejor

resolucioacuten del compuesto Adicionalmente presentoacute un buen crecimiento micelial

Una vez elegido dicho criterio se evaluoacute el efecto que teniacutea la adicioacuten de un

aminoaacutecido llamado Fenilalanina (FA) al medio que conteniacutea 50 gL de glucosa

con el fin de determinar si eacuteste teniacutea alguna incidencia positiva en la produccioacuten de

biomasa y en la generacioacuten del alcaloide de intereacutes cabe resaltar que se utilizaron

diferentes concentraciones de FA correspondientes a 05 gL 10 gL y 15 gL

Finalizados dichos ensayos se obtuvieron valores de crecimiento de biomasa

maacutexima de 106 gL 108 gL y 101 gL y un porcentaje de aacuterea de 7549 wv

6236 wv y 2721 wv respectivamente

Es necesario hacer hincapieacute en que las diferencias obtenidas mediante el anaacutelisis

estadiacutestico entre cada una de las concentraciones de FA con respecto a la

generacioacuten de biomasa y la produccioacuten del compuesto no fueron significativas lo

que llevoacute a elegir una concentracioacuten de 05 gL de FA debido a que fue la menor

cantidad utilizada de este compuesto durante la investigacioacuten suponieacutendose asiacute

una disminucioacuten en los costos de materia prima

Palabras claves

Psilocybe cubensis Psilocibina Alcaloide HPLC Cultivo Sumergido Fuentes de

Carbono Fenilalanina

19

INTRODUCCIOacuteN

Los hongos son una rica fuente de productos naturales con una alta actividad

bioloacutegica Desafortunadamente el cultivo de eacutestos en cuerpo fructiacutefero toma

varios meses disminuyendo su calidad debido a los cambios climaacuteticos y plagas

por tal razoacuten se implementoacute la metodologiacutea de medio sumergido la cual es

prometedora gracias a una alta productividad de compuestos bioactivos (Arora

1986)

El Geacutenero Psilocybe pertenece al Reino Fungiacute con un Phylum Basidiomicota

una Clase Homobasidiomicetes un Orden Agaricales una Familia Strofariaceae

(Paris y Hurabielle 1981)

Dicho geacutenero es considerado de gran importancia a nivel mundial debido a que su

cuerpo fructiacutefero y biomasa micelial contienen Psilocibina la cual posee un alto

valor para la industria farmaceacuteutica por su uso en la elaboracioacuten de productos

antidepresivos Este alcaloide derivado de FA cuenta con una estructura muy

similar al neurotransmisor segregado por el cerebro llamado serotonina que

controla el estado de aacutenimo el suentildeo el hiacutegado y los rintildeones (Mandrile et al

1984) esta caracteriacutestica le otorga la gran importancia a la Psilocibina en el

mercado puesto que tiene un alto impacto en la sociedad como ayudante

antidepresivo debido a que no todas las personas segregan la cantidad necesaria

(10 mg con liacutemites que variacutean desde 5 a 20 mg) de serotonina (Mandrile et al

1984) Adicionalmente se estaacute empleando como una gran ayuda para la

disminucioacuten de la adiccioacuten a sustancias como heroiacutena y cocaiacutena gracias a que

este alcaloide no genera dependencia (Lee et al 2004)

Debido a que su consumo puede generar alucinaciones era consumido por las

culturas aboriacutegenes centroamericanas con el fin de realizar manifestaciones

20

religiosas Su uso se remonta a maacutes de 3500 antildeos y era nombrado por los

aztecas como ―Teonunaltl que significa ―carne de dioses (Mandrile et al 1984)

La alternativa que se utilizoacute durante esta investigacioacuten fue el cultivo del P

cubensis mediante medio sumergido debido principalmente a las notables

ventajas frente a los sistemas convencionales que eacuteste posee entre las cuales se

destacan la disminucioacuten del tiempo para la obtencioacuten de la biomasa (14 diacuteas) y la

reduccioacuten de los costos de obtencioacuten (Lee et al 2004) De acuerdo a lo

dimensionado anteriormente este estudio estaba orientado primordialmente a la

buacutesqueda de alternativas que permitieran la produccioacuten de biomasa de forma

raacutepida y confiable

Con el fin de llevar a cabo lo dicho anteriormente se pretendioacute evaluar el efecto

del uso de dos diferentes fuentes de carbono en este caso glucosa y sacarosa en

el crecimiento micelial de la cepa P cubensis

21

OBJETIVOS

GENERAL

Evaluar el efecto de la fuente de carbono en el crecimiento micelial de una

cepa Psilocybe sp

ESPECIacuteFICOS

Evaluar la cineacutetica de crecimiento de la cepa Psilocybe cubensis en los

diferentes medios de cultivo sumergido mediante la cuantificacioacuten de

biomasa por medio de la metodologiacutea de peso seco

Evaluar el consumo de sustrato para los diferentes ensayos por medio de

teacutecnicas espectrofotomeacutetricas

Determinar la presencia de Psilocibina mediante el uso del reactivo de

Dragendorff

22

1 MARCO TEOacuteRICO

11 CONCEPTOS GENERALES DE HONGOS

Los hongos son organismos eucariotas que no contienen clorofila con nutricioacuten

por absorcioacuten generalmente con reproduccioacuten sexual y asexual el cuerpo

consiste generalmente de filamentos ramificados con pared celular quitinosa

(Miles y Chang 1999)

Constituyen uno de los grupos de organismos maacutes importantes para la vida del

hombre ya que son los responsables de gran parte de la descomposicioacuten de la

materia orgaacutenica aumentando su disponibilidad en el suelo pueden ser

comestibles venenosos o psicotroacutepicos muchos son patoacutegenos otros producen

ciertas sustancias beneficiosas o intervienen en procesos de elaboracioacuten de

algunos comestibles (Miles y Chang 1999)

111 Hongos laminares (Agaricales)

El orden Agaricales tambieacuten conocido como Euagaricales es el mayor orden de

setas y hongos que incluye maacutes de la mitad de todas las especies conocidas de la

clase Homobasidiomycetes (Hibbett et al 1997 Hibbett y Thorn 2001) Maacutes de

9000 especies y alrededor de 350 geacuteneros se han atribuido a este orden que

contiene 26 familias (Kirk et al 2001) Un consenso de mayor nivel de

clasificacioacuten de los Agaricales ha sido difiacutecil de lograr debido a la competencia de

sistemas que restringen geacuteneros y familias (o incluso orden) de diferentes

maneras (Bas 1998 Juumllich 1981 Kirk et al 2001 Kuumlhner 1980 Singer 1986)

23

La base para la clasificacioacuten de los hongos fue construida por Fries (1874) quien

hizo hincapieacute en las caracteriacutesticas macroscoacutepicas como la textura del tallo la

separacioacuten de los filamentos (laminas) presencia o ausencia de velo y color de las

esporas

Posteriormente dividioacute los hongos Agaricales en varias especies de acuerdo al

color de las esporas depositadas las cuales pueden ser de color blanco rosado

marroacuten puacuterpura ndash marroacuten y negro El sistema macroscoacutepico de Fries que

reconocioacute inicialmente 12 geacuteneros de hongos carnosos que forman los hongos es

taxonoacutemicamente praacutectico Eacuteste fue relativamente invariable hasta que Fayod

(1989) estudioacute la anatomiacutea y las caracteriacutesticas microscoacutepicas de muchos

Agaricales reconociendo 108 geacuteneros (Arora 1986)

Al igual que todas las setas los hongos laminares son faacutebricas de esporas

creados con el uacutenico propoacutesito de fabricar esporas microscoacutepicas para dejarse

llevar por las corrientes de aire y con suerte caer en un lugar adecuado en la

tierra para germinar y comenzar un nuevo organismo Las probabilidades de que

cualquier individuo que tiene esporas de este tipo tenga suerte son tan bajas que

el hongo produce millones de esporas para compensar esto En las laacuteminas se

encuentran numerosas esporas las cuales aumentan considerablemente el

nuacutemero de esporas que el hongo puede producir Ambos lados de cada laacutemina

estaacute cubierta con esporas microscoacutepicas (Kuo 2007) A continuacioacuten se muestra

de manera ilustrativa en la figura 1 las laacuteminas que poseen los hongos Agaricales

en las cuales se da la formacioacuten de las esporas

Figura 1 Hongo Agaricales (Laminar) (Kuo 2007)

24

12 MEDIOS DE CULTIVO

Uno de los sistemas maacutes importantes para la identificacioacuten de microorganismos es

observar su crecimiento en sustancias alimenticias artificiales preparadas en el

laboratorio El material alimenticio en el que crecen los microorganismos es el

medio de cultivo (Garciacutea 1995)

Para que los microorganismos crezcan adecuadamente en un medio de cultivo

artificial eacuteste debe reunir una serie de condiciones como lo son temperatura

grado de humedad y presioacuten asiacute como un grado correcto de acidez o alcalinidad

Un medio de cultivo contiene los nutrientes y factores de crecimiento necesarios

para que el microorganismo se desarrolle correctamente y debe estar exento de

cualquier tipo de microorganismo que pueda generar contaminacioacuten (Garciacutea

1995)

121 Tipos de medios de cultivo

En la actualidad existen diversos tipos de medio de cultivo si se centra en la

composicioacuten eacutestos pueden ser medios sinteacuteticos que contienen fuente de

carbono fuente de nitroacutegeno sales que suplan los iones y demaacutes elementos tales

como estimuladores del crecimiento medios complejos que contienen ingredientes

tales como extracto de levadura peptona infusioacuten de cerebro etc ricos en

nutrientes medios de enriquecimiento siendo estos complejos con aditivos

adicionales para favorecer asiacute al crecimiento y desarrollo de determinados

microorganismos medios selectivos los cuales son disentildeados para favorecer el

crecimiento especiacutefico de un microorganismo determinado o un grupo

microbiano medios diferenciales que proporcionan la distincioacuten microbiana de una

mezcla por sus propiedades diferenciales de crecimiento en dichos medios

medios de mantenimiento siendo disiacutemiles de los de crecimiento oacuteptimo por el

25

crecimiento raacutepido y proliacutefico que deriva en la muerte raacutepida de las ceacutelulas (Garciacutea

1995)

Atendiendo a su estado los medios de cultivo pueden presentarse como medios

sumergidos y medios soacutelidos que contienen agar que gelifica por debajo de 45

degC y cuya concentracioacuten en su uso es de 15 y medios semisoacutelidos que contiene

un agar a una concentracioacuten de 07 (Garciacutea 1995)

121 Medio sumergido

Debido a que cultivar el cuerpo fructiacutefero toma varios meses y se dificulta el control

de calidad del producto final porque se estaacute sujeto a los cambios permanentes del

clima y las plagas se ha empleado la metodologiacutea de medio sumergido la cual es

una alternativa muy prometedora para la produccioacuten eficiente del micelio y de los

metabolitos (Lindequist y Niedermeyer 2005)

Dicha forma es la mejor para producir extraer y purificar metabolitos de un cultivo

de hongo ya que facilita una mayor produccioacuten de biomasa en menor tiempo y

de mayor calidad que el cultivo en medio soacutelido ademaacutes facilita la dispersioacuten y

adaptacioacuten del hongo y reduce los vectores de contaminacioacuten De igual forma un

cultivo de esta iacutendole es la opcioacuten maacutes viable si se quiere escalar procesos

fermentativos en aras de desarrollar mercados como en este caso el de

metabolitos medicinales (Navarro et al 1998)

A su vez el uso de cultivo sumergido puede beneficiar la produccioacuten de muchos

metabolitos secundarios y disminuir los costos de produccioacuten por reducir las

labores que involucran los meacutetodos de etapas soacutelidas (Domiacutenguez y Webb 2003)

Los metabolitos bioactivos de los hongos pueden ser potencialmente producidos a

nivel industrial mediante el uso de la metodologiacutea de cultivo sumergido pero el

26

eacutexito a escala comercial depende del costo comparado con la tecnologiacutea existente

y la ventaja econoacutemica que la industria puede ver usando este meacutetodo El uso de

la tecnologiacutea puede ser facilitada por el aumento en el rendimiento de la

produccioacuten y el desarrollo del sistema (Hwang et al 2004)

El cultivo de hongos sumergidos se caracteriza por un aumento en la viscosidad

del caldo con el tiempo debido a uno o maacutes factores tales como el aumento de la

concentracioacuten de ceacutelulas los cambios de la morfologiacutea del crecimiento o la

produccioacuten de productos extracelulares que alteran el caraacutecter reoloacutegico de la

cultura del liacutequido El aumento en la viscosidad puede ser visto como un fenoacutemeno

indeseable pero inevitable ya que causan dificultades en el suministro de oxiacutegeno

en la eliminacioacuten de dioacutexido de carbono y en posibles problemas de agitacioacuten

(Hwang et al 2004)

13 ALCALOIDES

131 Generalidades

La diversidad estructural y la variedad en la actividad bioloacutegica hacen de los

alcaloides como tambieacuten de los antibioacuteticos los grupos maacutes importantes entre las

sustancias naturales de intereacutes terapeacuteutico (Paris y Hurabielle 1981)

Se han aislado principalmente en plantas superiores y se han encontrado en maacutes

de 100 familias de Faneroacutegamas (aquellas plantas que se reproducen por semillas

producidas en sus inflorescencias) Su actividad bioloacutegica a nivel del sistema

nervioso dio pie a las primeras investigaciones siendo los alcaloides las primeras

sustancias naturales estudiadas (Paris y Hurabielle 1981)

El teacutermino alcaloide propuesto por el farmaceacuteutico W Meissner en 1819 se aplicoacute

a los compuestos de origen vegetal con propiedades alcalinas este caraacutecter

baacutesico es debido a la presencia de nitroacutegeno amiacutenico en su estructura Los

27

alcaloides se pueden considerar como ―Un compuesto orgaacutenico de origen natural

nitrogenado derivados generalmente de aminoaacutecidos maacutes o menos baacutesico de

distribucioacuten restringida con propiedades farmacoloacutegicas importantes a dosis bajas

y que responden a reacciones comunes de precipitacioacuten (Paris y Hurabielle

1981)

132 Propiedades fisicoquiacutemicas

Los alcaloides tienen masas moleculares que variacutean entre 100 y 9000 gmol son

casi siempre incoloros son normalmente soacutelidos a temperatura ambiente a

excepcioacuten de los alcaloides no oxigenados Los alcaloides son poco solubles en

agua gracias a su caraacutecter baacutesico dicho caraacutecter se debe al par de electrones

libres del nitroacutegeno (Paris y Hurabielle 1981)

En la naturaleza se encuentran en forma de sales generalmente En las plantas

se consideraba que eran productos obtenidos durante la extraccioacuten y poco

solubles en disolventes tiacutepicos de extraccioacuten por su polaridad Son solubles en

disolventes orgaacutenicos como cloroformo etanol metanol acetato de etilo eacuteter

benceno En forma de sales son solubles en agua excepto las sales de berberina

(Paris y Hurabielle 1981)

Todos los alcaloides son activos a la luz polarizada Presentan una fluorescencia

caracteriacutestica bajo la luz UV o IR dando lugar a espectros caracteriacutesticos (Paris y

Hurabielle 1981)

133 Reconocimiento de los alcaloides

Las teacutecnicas de reconocimiento son basadas en la capacidad que tienen los

alcaloides en estado de sal (extractos aacutecidos) de combinarse con el yodo y

metales pesados como bismuto mercurio tungsteno formando precipitados se

28

utilizan reactivos generales para detectar alcaloides como reactivo de Wagner

reactivo de Mayer reactivo de Dragendorff reactivo de Hager reactivo de

Bertrand reactivo de Ehrlich y reactivo de Vitali-Morin (Paris y Hurabielle 1981)

134 Clasificacioacuten de los alcaloides

Habitualmente los alcaloides se han clasificado en funcioacuten de su estructura

distinguieacutendose principalmente los compuestos heterociacuteclicos de los no

heterociacuteclicos Actualmente existen varias formas de clasificarlos (Bruneton

1987) entre ellas se pueden distinguir

1341 Alcaloides alifaacuteticos

a Derivados de la ornitina (pirrolidinas tropaacutenicos pirrolizidiacutenicos)

b Derivados de la lisina (piperidinas quinolizidiacutenicos)

1342 Alcaloides de origen diverso

a Alcaloides terpeacutenicos y esteroidales

b Alcaloides diversos (purinas macrociclos etc)

1343 Alcaloides aromaacuteticos

a Derivados del aacutecido nicotiacutenico (piridinas)

b Derivados de la fenilalanina y tirosina (isoquinoleinas)

c Derivados del triptofano (indoacutelicos quinoleinas)

d Derivados de la histidina (imidazoles)

29

Alcaloides derivados del triptofano (Alcaloides Indoacutelicos)

Desde el punto de vista farmacoloacutegico ha habido mucho intereacutes sobre las bases

que contienen el nuacutecleo indoacutelico a raiacutez del descubrimiento de la actividad

alucinoacutegena del LSD asiacute como la actividad sedante de la reserpina aislada del

geacutenero Rauwolfia El auge del estudio fitoquiacutemico ocurrioacute en la deacutecada de los 60 y

se dirigiacutea principalmente a la familia Apocynaceae (Mercano y Hasegawa 1991)

Existen unos 800 alcaloides de este tipo distribuidos principalmente en la familia

Apocynaceae (geacuteneros Rauwolfia Aspidos-perma Strychnos y Vinca) menos

frecuentes en hongos y familias como Leguminoseae Malphigiaceae Rubiaceae y

Rutaceae donde los alcaloides presentan el grupo indoacutelico sencillo (Mercano y

Hasegawa 1991)

El triptofano es el precursor de estos alcaloides los cuales se clasifican en

triptaminas y en no triptaminas las triptaminas a su vez se subdividen en b-

carbolinas y en indoleninas y pueden ser triptaminas simples o triptaminas

complejas y estas pueden ser isopreacutenicas o no isopreacutenicas (Mercano y Hasegawa

1991) La figura 2 muestra la estructura quiacutemica del triptofano triptamina y sus

divisiones

Figura 2 Alcaloides derivados del Triptofano (Mercano y Hasegawa 1991)

30

Triptaminas simples

Las triptaminas simples juegan un importante papel en la cultura indiacutegena de

Ameacuterica por sus efectos alucinoacutegenos y extaacuteticos en sus ceremonias maacutegico

religiosas (Furst 1994) Se han encontrado en hongos alucinoacutegenos de

Mesoameacuterica del geacutenero Psilocybe Stropharia y Conocybe (―teonacatl o ―carne

de los dioses) usados por los indios Aztecas en sus ceremonias religiosas desde

hace maacutes de 1700 antildeos Se han encontrado en estos hongos los alcaloides

alucinoacutegenos la Psilocina y la Psilocibina que al ingerirlos produce diferentes

sensaciones auditivas y visuales relajacioacuten muscular depresiones y euforias

alternadas (Mercano y Hasegawa 1991)

La serotonina que juega un importante papel en la actividad neuronal se

encuentra tambieacuten en vegetales Se ha aislado en el pericarpio del banano el cual

seco cuando es fumado actuacutea como un alucinoacutegeno ligero (Seigler 1981)

De las glaacutendulas paroacutetidas del sapo comuacuten Bufo vulgaris se aiacutesla la bufotenina

derivado N-dimetilado de la serotonina que tambieacuten es el principio activo del Yopoacute

polvo de las semillas de Anadenanthera peregrina (Piptadenia peregrina)

Leguminoseae y especies del geacutenero Virola (Myristicaceae) que contiene tambieacuten

triptaminas son mezclados con cenizas e inhalados por medio de tubos de bambuacute

por los indiacutegenas del Orinoco en ceremonias maacutegico religiosas produciendo

alucinacioacuten e incoordinacioacuten motriz (Seigler 1981)

En la figura 3 se observan las estructuras de aquellos compuestos que estaacuten

clasificados como triptaminas simples

31

Figura 3 Triptaminas simples (Seigler 1981)

13 PSILOCIBINA Y PSILOCINA

La Psilocibina y la Psilocina son bioloacutegicamente sintetizadas en los hongos

pertenecientes a los geacuteneros de Psilocybe (Bigwood y Beug 1982 Wurst et al

1984)

La Psilocibina y la Psilocina se han identificado en todo el mundo en una variedad

de setas que son llamados hongos maacutegicos La ingestioacuten de pequentildeas

cantidades de alucinoacutegenos provoca el eacutextasis La actividad alucinoacutegena de la

Psilocibina es relativamente maacutes baja que la de la Psilocina Sin embargo la

Psilocibina se convierte faacutecilmente en Psilocina (componente activo principal) en

los sistemas bioloacutegicos Asiacute el desarrollo de un meacutetodo de determinacioacuten de la

Psilocibina es importante lo misma que la de la Psilocina (Kimie et al 2005)

La hidroacutelisis de la Psilocibina se consigue saturando con anhiacutedido carboacutenico una

solucioacuten acuosa de Psilocibina (para eliminar el oxiacutegeno del aire y calentaacutendola)

obteniendo asiacute una moleacutecula de 4hidroxi-dimetiltriptamina y una moleacutecula de aacutecido

fosfoacuterico (Mandrile et al 1984)

Como todos los faacutermacos derivados del indol estas sustancias han despertado

intereacutes porque se sospechoacute la posibilidad de que algunas de ellas se formen en el

32

organismo y que en ciertas psicosis especialmente en la esquizofrenia se

produzcan elevados niveles sanguiacuteneos que ocasionan algunos de los siacutentomas

(Mandrile et al 1984)

La figura 4 muestra la estructura quiacutemica de alcaloides como la Psilocibina y

Psilocina

Figura 4 Psilocibina y Psilocina (Mandrile et al 1984)

131 Antecedentes acerca de la obtencioacuten de Psilocibina y Psilocina

Una gran variedad de meacutetodos cromatograacuteficos para la determinacioacuten de

Psilocibina y Psilocina presentes en las incautaciones de hongos se han

publicado La cromatografiacutea de capa fina es utilizada debido a que eacutesta es muy

apropiada para la deteccioacuten de sustancias derivadas del triptofano (Brown et al

1972 Tanimukai 1967 Beug y Bigwood 1981) Aun asiacute meacutetodos que involucran

tanto la cromatografiacutea de alta eficiencia (HPLC) como la deteccioacuten fotomeacutetrica de

UV (Beug y Bigwood 1981 Wurst et al 1984 Borner y Brenneisen 1987 Perkal

et al 1980 Vanhaelen-Faestreacute y Vanhaelen 1984 Thomson 1980 White 1979

Sottolano y Lurie 1983) fueron establecidas y optimizadas para la cuantificacioacuten

de Psilocibina

Durante los uacuteltimos antildeos se han venido utilizando diferentes tipos de columna y

fase moacutevil con el fin de obtener la mayor cantidad posible de la sustancia de

intereacutes (Psilocibina)

33

En el antildeo 1981 en el instituto farmaceacuteutico de la Universidad de Oslo realizaron

una investigacioacuten con una columna de siacutelice con una fase moacutevil de metanol-nitrato

de amonio en donde no soacutelo se logroacute obtener Psilocibina y Psilocina sino tambieacuten

un nuevo producto conocido como beocistiacuten Se logroacute un porcentaje de separacioacuten

maacutexima de 75 ww (Christiansen et al 1981)

Asimismo en el antildeo 1984 en el instituto de microbiologiacutea de Amsterdam se

realizoacute un estudio con una columna C18 de siacutelice y una fase moacutevil de agua-etanol-

aacutecido aceacutetico de forma isocraacutetica en donde se obtuvo un porcentaje 025-115

y 002-016 de Psilocibina y Psilocina respectivamente en el hongo (Wurst

1984)

De igual manera en el antildeo 2003 en el instituto de ciencia policiaca en Japoacuten se

ejecutoacute la cromatografiacutea de alta eficiencia utilizando una columna C18 con una

fase moacutevil de aacutecido foacutermico de forma isocraacutetica y un detector de 220 nm un rango

de porcentaje de Psilocibina 014-042 wv en la capa mientras un 009-03

wv en el tallo (Tsujikawa et al 2003)

34

2 MATERIALES Y MEacuteTODOS

21 LOCALIZACIOacuteN

Las fermentaciones la medicioacuten del crecimiento micelial y la cuantificacioacuten del

consumo del sustrato y de proteiacutena se llevaron a cabo en el laboratorio de

Biotecnologiacutea de la Universidad EAFIT mientras que los anaacutelisis de cromatografiacutea

liacutequida de alta eficiencia (HPLC) se realizaron en el laboratorio de Quiacutemica

Instrumental de dicha Universidad

22 MICROORGANISMO DE ESTUDIO

La cepa del hongo Psilocybe cubensis (EAH01) con la cual se trabajoacute fue donada

por Joseacute Rodrigo Moreno Ingeniero del laboratorio de la Universidad Catoacutelica de

Oriente (UCO) La EAH01 permanece auacuten en el laboratorio de Biotecnologiacutea de la

Universidad EAFIT

Dicha cepa se cultivoacute en una caja Petri que conteniacutea Agar Extracto de Malta

(MEA) y se incuboacute a 30ordmC en una incubadora digital del laboratorio de

Biotecnologiacutea de la Universidad EAFIT La figura 5 representa una cepa de P

cubensis cultivada en medio soacutelido MEA

Figura 5 Psilocybe cubensis (EAH01) cultivada en medio soacutelido Agar Malta

35

23 COMPONENTES DEL MEDIO DE CULTIVO (FANG-ZHONG)

El medio sumergido utilizado para llevar a cabo las diferentes fermentaciones de

P cubensis fue el descrito por Fang-Zhong (2002) La tabla 1 muestra los

componentes de dicho medio y la concentracioacuten de cada uno de ellos Se destaca

que las fuentes de carbono utilizadas fueron glucosa y sacarosa usaacutendolas cada

una por separado para cada experimento y haciendo variaciones de

concentraciones de las mismas para los distintos ensayos

Tabla 1 Composicioacuten del medio de cultivo sumergido para evaluar el crecimiento micelial del P cubensis

Componentes Cantidad (gL)

Fuente de Carbono 30 ndash 50 - 70

Peptona 5

Extracto de levadura 5

KH2PO4 1

MgSO47H2O 05

Vitamina B1 005

24 PREPARACIOacuteN DE LOS DIFERENTES PREINOacuteCULOS DE P cubensis

EMPLEADOS PARA LAS FERMENTACIONES SUMERGIDAS

Con el propoacutesito de llevar a cabo cada uno de los ensayos fue necesario realizar

la preparacioacuten de un preinoacuteculo eacutesto con el fin de realizar un proceso de

adaptacioacuten del P cubensis al medio favoreciendo la disminucioacuten en cuanto a

tiempo (preferiblemente la eliminacioacuten de la aparicioacuten de un fase de latencia una

vez comenzada la fermentacioacuten)

La preparacioacuten de cada uno de los preinoacuteculos se realizoacute en 6 erlenmeyers de

1000 mL con 200 mL de medio cada uno los cuales fueron esterilizados a 120degC

por 15 minutos e inoculados con 4 discos de 5 mm aproximadamente de P

36

cubensis provenientes de la cepa previamente activada en Agar Malta durante 6

diacuteas Los erlenmeyers se llevaron a un agitador orbital por 6 diacuteas a 30ordmC y 100

rpm

25 PREPARACIOacuteN DE LOS MEDIOS DE CULTIVO Y LOS INOacuteCULOS DE P

cubensis UTILIZADOS PARA LAS FERMENTACIONES SUMERGIDAS

Una vez realizado el preinoacuteculo se procedioacute a preparar los medios de cultivo

utilizados para realizar los distintos experimentos de la siguiente manera se

prepararon medios que diferiacutean en la fuente de carbono (glucosa o sacarosa) y en

la concentracioacuten de la misma (30 gL 50 gL y 70 gL) teniendo asiacute un total de

seis fermentaciones Las demaacutes cantidades de los componentes del medio de

Fang-Zhong fueron las mismas que las usadas en el preinoacuteculo descritas en la

Tabla 1

En primer lugar se llevaron a cabo las tres fermentaciones de glucosa

preparando un total de 90 erlenmeyers (30 por cada concentracioacuten de azuacutecar por

duplicado) cada uno de los frascos conteniacutea 50 mL del medio en erlenmeyers de

250 mL e inoculados con 01 g de peso huacutemedo del preinoacuteculo aproximadamente

Los 90 frascos se llevaron durante 14 diacuteas a un agitador orbital a 100 rpm con una

temperatura de 30 degC

Posteriormente se llevaron a cabo las tres fermentaciones de sacarosa siguiendo

el mismo proceso descrito anteriormente para la glucosa

Una vez terminadas las fermentaciones de glucosa y sacarosa y realizados todos

los anaacutelisis correspondientes (generacioacuten de biomasa consumo de sustrato

consumo de proteiacutena y evaluacioacuten de la presencia de Psilocibina por medio de

cromatografiacutea liacutequida de alta eficiencia (HPLC)) se procedioacute a elegir la fuente de

carbono y concentracioacuten que mejores resultados arrojoacute tanto para la generacioacuten

37

de biomasa como para la produccioacuten del alcaloide con el fin de evaluarla

nuevamente adicionaacutendole un precursor (FA)

Para finalizar se procedioacute a preparar los medios con la fuente de carbono y la

concentracioacuten de la misma que arrojoacute mejores resultados es decir los ensayos

realizados con una concentracioacuten de 50 gL de glucosa adicionaacutendole al medio

FA a diferentes concentraciones correspondiente a valores de 05 gL 10 gL y

15 gL las demaacutes cantidades de los componentes remanentes del medio fueron

las mismas que las descritas anteriormente en la tabla 1

26 CUANTIFICACIOacuteN DEL CRECIMIENTO DE BIOMASA MEDIANTE LOS

MEacuteTODOS DE PESO HUacuteMEDO Y PESO SECO PARA CULTIVO

SUMERGIDO DE P cubensis

La cuantificacioacuten de biomasa para cada uno de los tratamientos se realizoacute usando

la metodologiacutea de peso huacutemedo y peso seco Para la cuantificacioacuten de biomasa

mediante el meacutetodo de peso huacutemedo se tomaron dos muestras provenientes de

cada erlenmeyer cada 24 horas las cuales fueron filtradas y pesadas con el fin de

obtener el valor de peso huacutemedo para cada tratamiento del P cubensis

Posteriormente la biomasa retenida en el papel filtro fue llevada a un secador que

se encontraba a una temperatura de 50ordmC durante 24 horas transcurrido el

tiempo la biomasa seca fue pesada con el fin de obtener datos de peso seco

Durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten se obtuvieron datos de peso huacutemedo y

peso seco por duplicado para cada una de las fermentaciones

27 AJUSTE DE LA CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO DE P cubensis AL

MODELO CINEacuteTICO LOGIacuteSTICO

Una vez realizada la recoleccioacuten de muestras para cada uno de los ensayos y su

posterior anaacutelisis se decidioacute modelar dichos datos mediante el modelo logiacutestico

38

(ecuacioacuten 1) el cual permite obtener variables cineacuteticas tales como la cantidad de

biomasa inicial (Xo) y la velocidad maacutexima de crecimiento (micromaacutex) para cada uno de

los tratamientos

Se decidioacute emplear el modelo logiacutestico ya que eacuteste muestra resultados maacutes reales

cuando se cultivan hongos debido a que su morfologiacutea es muy diferente a otros

microorganismos (pellets) dificultando la transferencia de masa (Bailey et al

1986)

Una vez linealizada la ecuacioacuten que describe dicho modelos se llega a la siguiente

expresioacuten

Ecuacioacuten 1 Ecuacioacuten linealizada del modelo logiacutestico

Posterior a la linealizacioacuten de la ecuacioacuten se procedioacute a graficar Ln ((XmaacutexX)-1)

vs tiempo con el fin de obtener como pendiente la velocidad maacutexima de

crecimiento (micromaacutex) y como intercepto el Ln ((XmaacutexXo)-1) el cual permitioacute la

obtencioacuten de la concentracioacuten inicial de biomasa

Obtenieacutendose asiacute los paraacutemetros cineacuteticos para cada ensayo correspondientes a

micromax y Xo

Se debe definir la concentracioacuten maacutexima de biomasa (Xmaacutex) para poder hallar los

paraacutemetros cineacuteticos mediante dicho modelo cabe aclarar que dicho valor se toma

de los resultados de biomasa adquiridos para cada uno de los ensayos mediante

la metodologiacutea de peso seco este valor variacutea para cada fermentacioacuten

Una vez ajustados los datos de cada tratamiento al modelo logiacutestico se procedioacute a

calcular de manera teoacuterica los valores de X (biomasa) que variacutea con el tiempo

39

teniendo en cuenta los paraacutemetros cineacuteticos arrojados mediante el modelo

logiacutestico utilizando la siguiente ecuacioacuten

Ecuacioacuten 2 Valores teoacutericos de biomasa en el tiempo

Estos valores de X teoacutericos obtenidos mediante la foacutermula anterior se grafican con

respecto a los valores de X obtenidos de manera experimental con el fin de

observar el ajuste del modelo logiacutestico a cada uno de los datos experimentales

28 EVALUACIOacuteN DEL CONSUMO DE SUSTRATO Y DEL CONSUMO DE

PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO

SUMERGIDO

Con el fin de evaluar el consumo de sustrato y proteiacutena por parte del P cubensis

durante las fermentaciones que conteniacutean glucosa en el medio se recolectaron

muestras cada 24 horas del liacutequido obtenido despueacutes de realizada la filtracioacuten de

la muestra que se utilizoacute para efectos de caacutelculo de peso seo dicho liacutequido

denominado sobrenadante fue almacenado a -4 degC Finalizadas cada una de las

fermentaciones se procedioacute a realizar el protocolo para evaluar el consumo de

sustrato para cada medio (Miller 1959) mediante el meacutetodo de DNS (Aacutecido

Dinitrosaliciacutelico) (Anexo 13) y el consumo de proteiacutenas mediante el meacutetodo de

LOWRY para cada fermentacioacuten (Anexo 15)

Para llevar a cabo la cuantificacioacuten de sustrato y proteiacutena en los distintos ensayos

fue necesario realizar las curvas de calibracioacuten correspondientes dichas curvas

con sus respectivos valores de concentracioacuten se muestran en los anexos 14 y 16

40

29 MEacuteTODO CUALITATIVO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE

ALCALOIDES (PSILOCIBINA) MEDIANTE EL USO DEL REACTIVO DE

DRAGENDORFF

Como se mencionoacute anteriormente el reactivo de Dragendorff es usado para

determinar de manera cualitativa la ausencia o presencia de alcaloides en una

muestra determinada Para llevar a cabo dicha prueba se recolectaron muestras

de la biomasa seca correspondientes a los diacuteas 12 13 y 14 de cada fermentacioacuten

las cuales fueron almacenadas a -4degC

Para determinar la presencia de Psilocibina se realizoacute el proceso descrito seguacuten

Musshoff et al (2000) el cual consistioacute en macerar cada una de las muestras de

biomasa hasta obtener un polvo fino luego se pesaron 10 mg de dicho polvo y a

esta cantidad se le agregoacute 1 mL de metanol Posteriormente una pequentildea

cantidad de esta mezcla se esparcioacute en un papel filtro en donde se le adicionoacute una

gota del reactivo de Dragendorff

Una vez realizada la prueba se dice que la muestra contiene presencia de

alcaloides si eacutesta presenta una coloracioacuten rojizo-amarilla

210 MEacuteTODO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE PSILOCIBINA

MEDIANTE CROMATOGRAFIacuteA LIacuteQUIDA DE ALTA EFICIENCIA (HPLC)

Una vez evaluada la presencia del alcaloide mediante el reactivo de Dragendorff

se procedioacute a determinar mediante el uso de cromatografiacutea liacutequida de alta

eficiencia (HPLC) la presencia de los alcaloides en la mezcla con sus respectivos

tiempos de retencioacuten para llevar a cabo la extraccioacuten de la Psilocibina se siguioacute el

meacutetodo descrito por Musshoff et al (2000) Para ello la muestra de biomasa

seca fue macera en un mortero hasta convertirla en un polvo fino Diez miligramos

41

de la muestra en polvo se extrajeron dos veces con 1 mL de metanol en un bantildeo

de ultrasonido durante 30 minutos Posterior a eacutesto se centrifugaron las muestras

a 3000 rpm durante 2 minutos el sobrenadante se depositoacute en un vial

independiente

El sobrenadante fue evaporado hasta sequedad bajo una corriente de nitroacutegeno

gaseoso Una parte de los residuos se disolvioacute en 200 microL de la fase moacutevil que

contiene HCOONH4 con una concentracioacuten 10 microM y un pH de 35

El equipo utilizado para realizar todos los anaacutelisis correspondientes a HPLC

cuenta con las siguientes caracteriacutesticas equipo Agient Technologies que consta

de una columna C18 de 46 mm 250 mm 5 mm con una fase moacutevil de

HCOONH4 con un flujo de 1 mLminuto un detector UV de 214 nm y una inyeccioacuten

de 20 μL y una temperatura de 25degC El experimento se corrioacute de modo isocraacutetico

con una fase moacutevil de agua 70 y HCOONH4 de 30

211 DETERMINACIOacuteN CUALITATIVA DE LA RESOLUCIOacuteN DEL

ALCALOIDE DE INTEREacuteS PARA LOS DIFERENTES ENSAYOS

Con el fin de determinar de manera cualitativa cuaacutel de los cromatogramas

arrojados mediante la teacutecnica de HPLC presentoacute mejor resolucioacuten del alcaloide

fue necesario realizar un supuesto acerca del tiempo de retencioacuten de la Psilocibina

durante la cromatografiacutea puesto que a pesar de haber contado con un

cromatograma (Tsujikawa et al 2003) (Anexo 18) y haber trabajado en las

mismas condiciones de eacuteste no se utilizoacute la misma fase moacutevil lo que puedo

generar variaciones en dicho tiempo Se asumioacute que el tiempo de retencioacuten varioacute

entre 62 y 72 minutos es decir entre este tiempo se encontroacute el pico de intereacutes

de la investigacioacuten

42

La eleccioacuten del criterio de pureza del compuesto de intereacutes se realizoacute observando

cuaacutel de los picos obtenidos muestra menor ruido es decir que a su alrededor no

tenga presencia de otros compuestos (Anexos 19 20 y 21)

212 DETERMINACIOacuteN PORCENTUAL DE COMPUESTOS PARA LOS

DIFERENTES ENSAYOS

La cuantificacioacuten de los compuestos se hizo mediante un porcentaje de aacuterea bajo

la curva debido a que no se contoacute con un estaacutendar interno

Para realizar dicho porcentaje se obtuvo la totalidad de las aacutereas presentes en el

perfil cromatograacutefico obtenido para las muestras de los diacuteas 12 13 y 14 de cada

fermentacioacuten y el porcentaje del aacuterea del metabolito de intereacutes la cual oscilaba

entre un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

En el momento de analizar los cromatogramas y de elegir el medio que mejor

resultados arrojoacute en cuanto a la produccioacuten de alcaloide se observoacute la resolucioacuten

del metabolito en cada una de las fermentaciones

213 CULTIVO SUMERGIDO DE P cubensis EN PRESENCIA DE FA

Despueacutes de haber elegido la fuente de carbono (glucosa) y su respectiva

concentracioacuten (50 gL) que mejores resultados arrojaron durante la investigacioacuten

se realizaron nuevamente fermentaciones del P cubensis en medio sumergido

(Fang-Zhong) donde la diferencia de estos medios con respecto a los

anteriormente utilizados radicoacute en la presencia de FA aminoaacutecido

Para dichas fermentaciones se contoacute con tres concentraciones diferentes de FA

(05 gL 1 gL 15 gL) realizadas por duplicado adicionalmente se montoacute

43

simultaacuteneamente con dichos ensayos las muestras correspondientes a los uacuteltimos

tres diacuteas de fermentacioacuten sin FA en el medio para efectos de comparacioacuten y asiacute

poder llevar a cabo un anaacutelisis estadiacutestico apropiado

Los datos obtenidos fueron analizados por medio de una ANOVA con el fin de

observar si existiacutean o no diferencias significativas en cuanto al crecimiento micelial

(concentracioacuten de biomasa) del P cubensis y asiacute poder determinar el medio que

mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten

214 DISENtildeO DE EXPERIMENTOS Y ANAacuteLISIS ESTADIacuteSTICO

El disentildeo estadiacutestico utilizado para realizar los anaacutelisis correspondientes a las

diferentes fermentaciones es un disentildeo factorial 23 Este estudio se basoacute en dos

factores que fueron las dos fuentes de carbono (glucosa y sacarosa) a su vez se

apoyoacute en tres niveles que fueron la variacioacuten en la concentracioacuten de las mismas

(30 gL 50 gL y 70 gL) De igual manera se fundamentoacute en dos variables de

respuesta el crecimiento micelial de P cubensis y el porcentaje de Psilocibina

presente en el microorganismo

Por medio del Software Statgraphics plus 51 se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico

basado en una ANOVA factorial Con ello se pretendioacute comparar estadiacutesticamente

los resultados de crecimiento micelial de biomasa (concentracioacuten) y produccioacuten de

Psilocibina para cada uno de los medios durante los 14 diacuteas de fermentacioacuten y en

especial en los uacuteltimos tres diacuteas de la misma puesto que durante este periacuteodo fue

evaluada la presencia del alcaloide

Es necesario hacer hincapieacute que para realizar dicha estadiacutestica fue necesario

ejecutar un estudio de normalidad el cual se comproboacute utilizando la graacutefica de

probabilidad normal a su vez se requirioacute un anaacutelisis de igualdad de varianza por

medio de una graacutefica de residuos Vs previsto con el fin de ver visualmente la

44

hipoacutetesis de la homocedasticidad todo ello con el fin de garantizar que la

investigacioacuten se comportoacute de forma normal Adicionalmente se contoacute con una

hipoacutetesis nula (Ho) y una Hipoacutetesis alterna (Ha) las cuales permitieron realizar las

conclusiones respectivas A continuacioacuten se enunciaraacuten cada una de eacutestas y los

paraacutemetros necesarios para dicho estudio

Ho Todas las medias son iguales es decir no existen diferencias

significativas entre los datos analizados

Ha Alguna de las medias es diferente lo que quiere decir que siacute existen

diferencias significativas

Paraacutemetro

Pvalor gt 005 Se acepta Ho

Pvalor le 005 Se rechaza Ho

45

3 RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

31 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P cubensis EN CULTIVO

SUMERGIDO (FANG-ZHONG) UTILIZANDO DIFERENTES FUENTES DE

CARBONO

Con el propoacutesito de evaluar el crecimiento micelial del P cubensis en medio

sumergido durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten se recurrioacute al uso de

metodologiacuteas conocidas como peso huacutemedo y peso seco en dicho trabajo soacutelo se

exponen los datos arrojados por el meacutetodo de peso seco

A continuacioacuten se presentan cada una de las fermentaciones de acuerdo al tipo de

sustrato empleado en las mismas los respectivos valores de peso seco obtenidos

y los anaacutelisis pertinentes para cada uno de los casos

311 Crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de glucosa

Inicialmente se evaluaron tres concentraciones de glucosa en el cultivo de P

cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) correspondientes a 30 gL 50 gL y

70 gL siendo en este caso la glucosa la principal fuente de carbono del P

cubensis

A continuacioacuten se muestran los valores de peso seco obtenidos para cada una de

las concentraciones de glucosa utilizadas durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten

46

0

01

02

03

04

05

06

07

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

ma

sa (g

L)

Tiempo (diacuteas)30gL 50gL 70gL

Graacutefico 1 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando tres diferentes concentraciones de

glucosa como fuente de carbono (Peso seco)

Del graacutefico 1 se puede observar que no hubo evidencia de fase de latencia para

ninguno de los ensayos posteriormente se aprecia que el crecimiento de biomasa

aumentoacute con el tiempo para las diferentes concentraciones de glucosa empleadas

Analizando las fermentaciones que conteniacutean 50 gL y 70 gL de glucosa se

puede afirmar que ambas presentan un comportamiento similar mostrando una

fase exponencial hasta el diacutea 11 y una fase estacionaria hasta el diacutea 14 de la

fermentacioacuten mientras que la fermentacioacuten que conteniacutea 30 gL de glucosa no

presentoacute fase estacionaria la fermentacioacuten durante los 14 diacuteas se encontraba en

fase exponencial a pesar de que entre los diacuteas 8 y 11 el crecimiento de P

cubensis se mantuvo constante

Asimismo se puede observar que el crecimiento maacutes bajo en cuanto a

concentracioacuten de biomasa se generoacute en la concentracioacuten de 30 gL siendo eacuteste

de 048 gL mientras que en las concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa

los crecimientos maacuteximos fueron muy similares 055 gL y 062 gL

respectivamente

47

Lo dicho anteriormente se ratifica una vez analizados los resultados obtenidos

estadiacutesticamente donde se obtuvo un P-valor igual a cero indicando que existen

diferencias significativas en cuanto al crecimiento micelial de biomasa

(concentracioacuten de biomasa durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten) El graacutefico 2

ilustra la presencia de dos grupos homogeacuteneos lo que indica que las

concentraciones de 50 gL y 70 gL no tienen diferencias significativas del

crecimiento micelial entre cada una de ellas mientras que la concentracioacuten de 30

gL siacute presenta dichas diferencias significativas con respecto a las dos

concentraciones anteriores (Anexo 1)

Con todo eacutesto se expone que la concentracioacuten de glucosa de 50 gL es la que se

eligioacute debido a que es maacutes econoacutemico utilizar 50 gL de glucosa que 70 gL

Tratamientos con diferentes concentraciones de glucosa

Media 30 gL glucosa (a) 022

Media 50 gL glucosa (b) 032

Media 70 gL glucosa (b) 034

a

bb

0

005

01

015

02

025

03

035

04

045

Co

nce

ntr

acioacute

n b

iom

asa

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 2 Crecimiento micelial de P cubensis en cultivo sumergido bajo tres concentraciones de glucosa

48

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute glucosa

como fuente de carbono

Una vez realizada la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

(Fang-Zhong) usando diferentes concentraciones de glucosa se procedioacute a

ajustar los datos obtenidos al modelo logiacutestico Los crecimientos maacuteximos de

biomasa obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco para cada uno de los

ensayos fueron 048 gL 065 gL y 062 gL para concentraciones de 30 gL 50

gL y 70 gL de glucosa respectivamente La tabla 2 muestra los paraacutemetros

cineacuteticos obtenidos mediante el modelo para cada una de las concentraciones

Tabla 2 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando glucosa como fuente

de carbono

30gL 50gL 70gL

microx (diacutea-sup1) 016 microx (diacutea-sup1) 017 microx (diacutea-sup1) 015

micromax (diacutea-sup1) 027 micromax (diacutea-sup1) 035 micromax (diacutea-sup1) 034

X0 (gL) 005 X0 (gL) 008 X0 (gL) 008

R2 096 R2

092 R2 085

De la tabla 2 se puede observar que la concentracioacuten inicial de biomasa (Xo)

estuvo muy cercana para cada una de las concentraciones de glucosa utilizadas

Para 30 gL de glucosa la velocidad maacutexima de crecimiento (micromax) fue mucho

menor que la obtenida para 50 gL y 70 gL eacutesto pudo ser debido a que fue el

medio que menor cantidad de glucosa conteniacutea mientras que para las otras dos

concentraciones de glucosa la velocidad maacutexima de crecimiento fue similar

Al comparar las velocidades maacuteximas de las tres concentraciones de glucosa

utilizadas se evidencia que la fermentacioacuten que conteniacutea 50 gL presentoacute una

micromaacutex mayor correspondiente a 035 diacutea-1 esto sugiere que a mayores

concentracioacuten de glucosa (70 gL) puede ocurrir una inhibicioacuten por sustrato otro

49

criterio que afirma que dicha concentracioacuten fue la que mejores resultados arrojoacute de

las tres concentraciones de glucosa utilizadas para el crecimiento del P cubensis

en el medio de Fang-Zhong Ademaacutes se observa que este experimento fue el que

mayor velocidad especiacutefica de crecimiento presento siendo esta de 017 diacutea-1

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos utilizando la ecuacioacuten

descrita anteriormente en la metodologiacutea con el propoacutesito de observar que tanto

se ajustaron los valores de biomasa hallados experimentalmente con los valores

de biomasa teoacutericos arrojados por el modelo logiacutestico El graacutefico 3 muestra los

valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales con respecto al

tiempo

0

01

02

03

04

05

06

07

0 2 4 6 8 10 12 14

Biom

asa

(gL

)

Tiempo (diacutea)

X exp (30 gL) X exp (50 gL) X exp (70 gL)

X teoacuterico (30 gL) X teoacuterico (50 gL) X teoacuterico (70 gL)

Graacutefico 3 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico

graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes concentraciones de glucosa

Al observar el graacutefico 3 se puede notar que para los ensayos de 50 gL y 70 gL

de glucosa los valores de biomasa teoacutericos se encuentran un poco desfasados de

los valores de biomasa hallados de manera experimental mientras que para el

ensayo que conteniacutea 30 gL de glucosa se observa un buen ajuste de los datos

50

obtenidos experimentalmente al modelo logiacutestico La tabla 2 reitera lo dicho

anteriormente al exponer los valores de R2 los cuales explican la relacioacuten que

tienen los datos teoacutericos con los experimentales

312 Crecimiento micelial del P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de sacarosa

Una vez evaluado el crecimiento de biomasa usando glucosa como fuente de

carbono se procedioacute a evaluar el efecto que teniacutea el cambio de la fuente de

carbono por sacarosa en el crecimiento micelial del P cubensis en medio

sumergido

El graacutefico 4 muestra de manera ilustrativa como fue el crecimiento micelial del P

cubensis para cada una de las concentraciones de sacarosa utilizadas durante los

14 diacuteas mediante el meacutetodo de peso seco

0

01

02

03

04

05

06

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Biom

asa (

gL)

Tiempo (diacuteas)

30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 4 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando diferentes concentraciones de sacarosa

como fuente de carbono (Peso seco)

51

En el graacutefico 4 se puede observar que tanto para una concentracioacuten de 30 gL

como para 70 gL de sacarosa el hongo llega a su fase estacionaria cerca del

quinto diacutea de la fermentacioacuten mientras que para una concentracioacuten de 50 gL se

observa un comportamiento diferente puesto que el microorganismo tiene un

crecimiento exponencial hasta el diacutea 5 en donde entra a una etapa de transicioacuten o

estacionaria durante 3 diacuteas aproximadamente luego de la cual inicia nuevamente

su crecimiento de forma exponencial hasta llegar al diacutea 11 en donde siacute empieza

su fase estacionaria

Al igual que en las tres fermentaciones que conteniacutean glucosa en estas

fermentaciones de sacarosa se observa mediante el graacutefico anterior que no hubo

presencia de fase de latencia

El crecimiento maacuteximo de biomasa en cuanto a concentracioacuten lo presentoacute aquella

fermentacioacuten que conteniacutea 70 gL de sacarosa el cual fue de 057 gL seguida de

la de 50 gL con un crecimiento maacuteximo de biomasa de 045 gL y posteriormente

la concentracioacuten de 30 gL obtuvo un crecimiento maacuteximo de 026 gL

De acuerdo al anaacutelisis estadiacutestico que se realizoacute para cada una de las

fermentaciones se dedujo que las diferencias en cuanto al crecimiento micelial de

biomasa con respecto a la concentracioacuten de la misma son significativas entre

cada una de las fermentaciones es decir fue diferente la concentracioacuten de

biomasa obtenida cuando se trabajoacute con cada una de distintas concentraciones de

sacarosa Lo dicho anteriormente se muestra a traveacutes del graacutefico 5 (Anexo 2)

52

Tratamientos con diferentes concentraciones de sacarosa

Media 30 gL sacarosa (a) 02

Media 50 gL sacarosa (b) 032

Media 70 gL sacarosa (c) 043

a

b

c

0

02

04

Co

nce

ntr

acioacute

n b

iom

asa

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 5 Crecimiento micelial para tres diferentes concentraciones de sacarosa

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute sacarosa

como fuente de carbono

Una vez realizadas las cineacuteticas de crecimiento del P cubensis para cada

concentracioacuten de sacarosa empleada se procedioacute a ajustar los datos obtenidos al

modelo logiacutestico cabe recalcar que es necesario establecer los crecimientos

maacuteximos de biomasa obtenidos para cada uno de los ensayos los cuales fueron

026 gL 045 gL y 057 gL para concentraciones de 30 gL 50 gL y 70 gL de

sacarosa respectivamente

Una vez aplicado el modelo logiacutestico para cada tratamiento se obtuvieron valores

de velocidad maacutexima de crecimiento y biomasa inicial para cada concentracioacuten de

sacarosa utilizada en el medio los cuales se muestran en la tabla 3

53

Tabla 3 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando sacarosa como

fuente de carbono

30gL 50gL 70gL

microx (diacutea-sup1) 030 microx (diacutea-sup1) 014 microx (diacutea-sup1) 041

micromax (diacutea-sup1) 037 micromax (diacutea-sup1) 042 micromax (diacutea-sup1) 067

X0 (gL) 01 X0(gL) 01 X0 (gL) 011

R2 061 R2 089 R2 095

De la tabla 3 se ratifica que se utilizoacute una concentracioacuten inicial de biomasa igual

para cada una de las fermentaciones aproximadamente 01 gL ademaacutes se

observa un aumento en la velocidad maacutexima de crecimiento con respecto a la

cantidad de sacarosa empleada es decir que el hecho de haber aumentado la

concentracioacuten de sacarosa en el medio favorecioacute el aumento en la velocidad

maacutexima de crecimiento del P cubensis siendo eacutesta mayor cuando se trabajoacute a una

concentracioacuten de 70 gL de sacarosa De igual manera se aprecia que el

tratamiento que conteniacutea 70 gL de sacarosa presentoacute una velocidad especiacutefica de

crecimiento mayor que los demaacutes siendo eacutesta de 041 diacutea-1

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos el graacutefico 6 ilustra los

valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales graficados con

respecto al tiempo

54

0

01

02

03

04

05

06

0 2 4 6 8 10 12 14

Bio

mas

a (g

L)

Tiempo (Diacutea)

X exp (30 gL) X exp (50 gL) X exp (70 gL)

X teoacuterico (30 gL) X teoacuterico (50 gL) X teoacuterico (70 gL)

Graacutefico 6 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes

concentraciones de sacarosa

Del graacutefico 6 se puede observar como los valores de biomasa experimentales se

ajustaron a los valores de biomasa teoacutericos arrojados por el modelo logiacutestico lo

que quiere decir la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

cuando se utilizoacute 70 gL se ajustoacute correctamente al modelo logiacutestico lo que se

corrobora en la tabla 2 gracias al valor obtenido para el R2 que indica la relacioacuten

de los datos teoacutericos con respecto a los experimentales Por otro lado para las

fermentaciones de 30 gL y 50 gL de sacarosa a pesar de parecer que

presentaron un buen ajuste al calcular la relacioacuten de los datos teoacutericos con

respecto a los experimentales (R2) se concluye que el ajuste no fue tan bueno

55

313 Comparacioacuten entre el crecimiento micelial de P cubensis en los

cultivos sumergidos utilizando glucosa y sacarosa como fuente de

carbono

Ahora bien es igualmente importante realizar un anaacutelisis comparativo entre ambas

fuentes de carbono empleadas con el fin de determinar si existen o no diferencias

significativas entre dichas fuentes de carbono

De acuerdo al anaacutelisis estadiacutestico se dice que existen diferencias significativas del

crecimiento micelial del P cubensis en cuanto al diacutea y la concentracioacuten de

sustrato empleado es decir concentracioacuten de glucosa y sacarosa (Anexo 3) pero

se observa claramente que no hay diferencias significativas de dicho crecimiento

con respecto al tipo de sustrato utilizado debido a que el P-valor arrojado por la

estadiacutestica fue de 01217 lo que sugiere que se debe utilizar la sacarosa gracias

a la disminucioacuten de costos que se generariacutean durante el proceso todo ello gracias

al costo de la sacarosa es inferior al de glucosa Sin embargo para elegir la fuente

de carbono que mejores resultados arrojoacute no soacutelo se basoacute en la cantidad de

biomasa producida sino que se procedioacute a examinar los barridos espectrales

arrojados por el anaacutelisis de HPLC con el fin de determinar la fuente de carbono

que mejor resolucioacuten mostroacute del alcaloide que en esta investigacioacuten fue glucosa a

una concentracioacuten de 50 gL

De igual manera el graacutefico 7 muestra las medias obtenidas mediante el anaacutelisis

estadiacutestico para las fermentaciones trabajadas con glucosa y sacarosa Aun asiacute

es necesario hacer hincapieacute que eacuteste no es el criterio principal para la obtencioacuten

del medio que mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten por lo tanto se

deben seguir realizando los diferentes anaacutelisis descritos anteriormente en este

trabajo

56

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y

sacarosa)

Media para glucosa (a) 029

Media para sacarosa (a) 032

aa

0

01

02

03

Conc

entr

acioacute

n bi

omas

a (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 7 Crecimiento micelial para dos diferentes fuentes de carbono (glucosa y sacarosa)

314 Crecimiento micelial del P cubensis en cultivo sumergido utilizando

glucosa y fenilalanina en el medio

Se decidioacute realizar un uacuteltimo ensayo acerca del efecto que teniacutea la adicioacuten de un

aminoaacutecido llamado Fenilalanina (FA) al medio Fang-Zhong sobre la produccioacuten

del alcaloide y por ende sobre la generacioacuten de biomasa

Debido a los anaacutelisis realizados anteriormente se concluyoacute que la mejor fuente de

carbono fue la glucosa a una concentracioacuten de 50 gL De la misma manera que

en los numerales anteriores se evaluoacute la cineacutetica del crecimiento micelial del P

cubensis mediante los meacutetodos de peso huacutemedo y peso seco Las mediciones

fueron realizadas por duplicado y promediadas para la fuente de carbono elegida

(glucosa 50 gL) y las diferentes concentraciones de FA en el medio

correspondientes a 05 gL 1 gL 15 gL con el fin de encontrar el medio que

mejores resultados arrojoacute en cuanto a crecimiento micelial y generacioacuten del

57

alcaloide de intereacutes Los datos obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco se

muestran en el graacutefico 8

Cabe resaltar que junto con las tres fermentaciones de 05 gL 10 gL y 15 gL

de FA se montaron a su vez seis muestras correspondientes a los diacuteas 12 13 y

14 de la fermentacioacuten que conteniacutea 0 gL de FA eacutesto con el propoacutesito de analizar

los datos de manera estadiacutestica y poder hacer comparaciones con respecto a la

generacioacuten de biomasa y a la produccioacuten del alcaloide de intereacutes ambas medidas

con respecto a la concentracioacuten

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

11

12

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Biom

asa

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 8 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando diferentes concentraciones de FA y 50

gL de glucosa como fuente de carbono (Peso seco)

Al analizar el graacutefico 8 es decir el crecimiento micelial (concentracioacuten de

biomasa) seguacuten la concentracioacuten de FA en el tiempo se puede notar que no hubo

presencia de fase de latencia para ninguna de las concentraciones de FA

utilizadas ademaacutes el crecimiento de biomasa en cada caso se aprecia de manera

58

muy similar llegando los tres ensayos a la fase estacionaria el diacutea 12 de la

fermentacioacuten

Observando el graacutefico 8 se puede identificar que el mayor contenido de biomasa

fue de 108 gL obtenida el diacutea 13 para una concentracioacuten 10 gL de FA para

concentraciones de 05 gL y 15 gL de FA la concentracioacuten maacutexima de biomasa

fue 106 gL y 101 gL respectivamente Auacuten asiacute al considerar los resultados

obtenidos se puede ratificar que es indiferente la cantidad de FA necesaria para

obtener concentracioacuten de biomasa por ende se decide que el medio que mejores

resultados arrojoacute fue el que conteniacutea 05 gL FA debido a que fue la

concentracioacuten de FA que mejor resolucioacuten del alcaloide presentoacute paraacutemetro

observado mediante los cromatogramas obtenidos del anaacutelisis de HPLC (Anexos

19 20 y 21) y ademaacutes porque con dicha cantidad los costos de la materia prima

seriacutean menores Cabe resaltar que el uso de FA generoacute un aumento significativo

duplicando la produccioacuten de biomasa por lo tanto se testifica que siacute hubo

duplicacioacuten en cuanto a la concentracioacuten de biomasa en los medios que conteniacutea

FA con respecto a los medios que no conteniacutean FA se dice entonces que a su

vez se podriacutea haber generado mayor cantidad de Psilocibina en los medios que

teniacutean FA ya que dicho alcaloide se produce de manera intracelular por tal

razoacuten al aumentar la cantidad de biomasa en el medio se aumenta la cantidad de

dicho alcaloide

De igual manera se analizaron los datos estadiacutesticamente y se llegoacute a apreciar

que no existen diferencias significativas en cuanto a la produccioacuten de biomasa y la

cantidad de FA utilizada en el medio Del mismo modo al analizar la tabla de

contrastes muacuteltiple de rangos se reitera que siacute existen diferencias significativas

entre el crecimiento micelial de biomasa (concentracioacuten de biomasa) en el tiempo

cuando se trabajoacute con FA o sin eacuteste Eacutesto se puede observar en el graacutefico 9

(Anexo 4)

59

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 032

Media 05 gL FA (b) 065

Media 10 gL FA (b) 066

Media 15 gL FA (b) 069

a

b b b

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

Conc

entr

acioacute

n bi

omas

a (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 9 Crecimiento micelial para glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y tres diferentes concentraciones de FA

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute 50 gL de

glucosa como fuente de carbono y diferentes concentraciones de FA

En primer lugar se fijaron los valores de crecimiento maacuteximo de biomasa para

cada una de las concentraciones obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco con

el fin de hallar los paraacutemetros cineacuteticos mediante el modelo logiacutestico Los

crecimientos maacuteximos de biomasa obtenidos fueron los siguientes 106 gL 108

gL y 101 gL para concentraciones de 05 gL 10 gL y 15 gL de FA

respectivamente y 50 gL de glucosa

Una vez realizado el modelo logiacutestico para cada tratamiento se obtuvieron los

valores de velocidad maacutexima de crecimiento y concentracioacuten de biomasa inicial

para cada ensayo los cuales se muestran en la tabla 4

60

Tabla 4 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando 50 gL de glucosa

como fuente de carbono y diferentes concentraciones de FA

05gL 10gL 15gL

microx (diacutea-sup1) 018 microx (diacutea-sup1) 012 microx (diacutea-sup1) 012

micromax (diacutea-sup1) 045 micromax (diacutea-sup1) 035 micromax (diacutea-sup1) 044

X0 (gL) 01 X0 (gL) 017 X0 (gL) 016

R2 095 R2 082 R2 088

Seguacuten los valores arrojados por el modelo logiacutestico que se encuentran

presentados en la tabla 4 se puede decir que se presentoacute una valor de biomasa

inicial similar para los tratamientos de 1 gL y 15 gL de FA mientras que para las

fermentaciones que conteniacutean 05 gL de FA se tiene una diferencia de un 50

aproximadamente Ademaacutes se puede observar que a la concentracioacuten de 05 gL

de FA es la que mayor velocidad maacutexima de crecimiento presenta siendo esta

045 diacuteamacrsup1 a su vez dicha concentracioacuten presentaacute la microx mayor correspondiente a

018 diacutea-1 Debido a eacutesto y al criterio de mejor resolucioacuten del alcaloide observado

en los anaacutelisis de HPLC (Anexos 19 20 y 21) se concluye que el medio que

mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten para la generacioacuten de biomasa

y la produccioacuten de la Psilocibina es 05 gL de FA y 50 gL de glucosa

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos el graacutefico 10 muestra

los valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales graficados con

respecto al tiempo

61

0

02

04

06

08

1

12

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Bio

mas

a (g

L)

Tiempo (Diacutea)

X exp (05 gL) X exp (10 gL) X exp (15 gL)

X teoacuterico (05 gL) X teoacuterico (10 gL) X teoacuterico (15 gL)

Graacutefico 10 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes

concentraciones de FA y 50 gL de glucosa

Se puede decir gracias al graacutefico 10 que los valores de biomasa experimentales

se ajustaron a los valores de biomasa teoacutericos hallados mediante el modelo

logiacutestico es decir la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

cuando se usaron diferentes concentraciones de FA en el medio se ajustoacute

correctamente al modelo logiacutestico esto se reitera con los valores de R2 mostrados

anteriormente en la tabla 4

32 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE

DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

La evaluacioacuten del consumo de sustrato durante la fermentacioacuten con respecto al

tiempo es de suma importancia puesto que eacuteste es el principal componente

limitante del crecimiento presente en el medio de cultivo

62

A continuacioacuten se analizaraacuten dichos consumos para los diferentes ensayos

321 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando diferentes concentraciones de glucosa

Una vez halladas las concentraciones de sustrato para cada una de las

fermentaciones que conteniacutean glucosa en el medio se procedioacute a graficar dichos

valores con respecto al tiempo

El graacutefico 11 ilustra los datos obtenidos sobre el consumo de sustrato de las tres

fermentaciones que conteniacutean glucosa y a su vez como se comportoacute el

crecimiento de biomasa para cada ensayo durante los 14 diacuteas de fermentacioacuten

0

01

02

03

04

05

06

07

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14B

iom

asa

(gL

)

Glu

cosa

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50GL 70 GL 30gL 50gL 70gL

Graacutefico 11 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de glucosa como

fuente de carbono

Al observar el graacutefico 11 se expone que el P cubensis consumioacute mayor cantidad

de glucosa cuando esta estaba a una concentracioacuten de 70 gL correspondiendo a

63

un porcentaje de 62 mientras que para 50 gL y 30 gL fue de 23 y 30

respectivamente

Comparando el consumo de glucosa en sus diferentes concentraciones con el

crecimiento micelial del hongo se puede observar que a una concentracioacuten de

glucosa de 30 gL no soacutelo se tuvo un menor consumo de sustrato sino que

tambieacuten se generoacute un menor crecimiento de biomasa Mientras que a

concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa a pesar de presentar diferencias

en cuanto al porcentaje de sustrato consumido el crecimiento micelial es similar

(no presenta diferencias significativas) lo que indica que el hongo no requiere

tanta concentracioacuten de glucosa para su crecimiento eacutesto se puede afirmar soacutelo

para este ensayo a estas condiciones

De igual manera en el graacutefico 11 al analizar la tendencia del consumo de

sustrato las concentraciones de glucosa de 50 gL y 70 gL presentan una

disminucioacuten notoria hasta el diacutea 11 para dicho consumo Esto se debe a que en

ese diacutea inicioacute la fase estacionaria del hongo en ambas fermentaciones en donde

el P cubensis requeriacutea alimento uacutenicamente para mantenerse y producir

metabolitos secundarios Mientras que para la concentracioacuten de glucosa de 30 gL

el consumo de glucosa fue muy poco a partir del quinto diacutea de la fermentacioacuten

esto se atribuye a que la cineacutetica de crecimiento micelial del P cubensis presentoacute

una fase estacionaria temprana entre los diacuteas 8 y 11 indicando que no necesitaba

consumir casi glucosa puesto que no estaba creciendo

322 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando diferentes concentraciones de sacarosa

Los datos obtenidos sobre el consumo de sacarosa para cada una de las

concentraciones utilizadas (30 gL 50 gL y 70 gL de sacarosa) durante los 14

diacuteas de la fermentacioacuten se muestran en el graacutefico 12 a su vez se ilustran en dicho

64

graacutefico el comportamiento del crecimiento micelial para cada ensayo durante los

14 diacuteas de fermentacioacuten para efectos de anaacutelisis

0

01

02

03

04

05

06

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Sac

aro

sa (g

L)

Tiempo (diacuteas)

30gL 50gL 70gL 30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 12 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de sacarosa como

fuente de carbono

Al observar el graacutefico 12 se puede decir que el P cubensis consumioacute mayor

cantidad de sacarosa cuando eacutesta estaba a una concentracioacuten de 70 gL en el

medio presentando un porcentaje de consumo del 49 mientras que para las

concentraciones de 50 gL y 30 gL de sacarosa se tuvo un porcentaje de

consumo de 24 y 37 Esto igual que en el consumo de glucosa se puede

deber a que al tener mayor concentracioacuten de sustrato en el medio el P cubensis

genera mayor afinidad por el mismo haciendo que dicho hongo se consuma

grandes cantidades de sacarosa durante el tiempo

Igualmente se observa que aproximadamente en el noveno diacutea de la

fermentacioacuten las tres diferentes concentraciones de glucosa (30 gL 50 gL y 70

65

gL) se mantienen casi constantes en el tiempo ello gracias a que en este diacutea el

hongo se encontraba en fase estacionaria en los tres ensayos

323 Comparacioacuten entre el consumo de sustrato de P cubensis en los

cultivos sumergidos con diferentes fuentes de carbono

Con el fin de identificar cuaacutel de las dos fuentes de carbono fue consumida en

mayor proporcioacuten por parte del P cubensis se procedioacute a realizar un anaacutelisis

estadiacutestico donde comparamos las dos fuentes de carbono empleados con

respecto al consumo de sustrato obtenido (concentracioacuten de glucosa y sacarosa

en cada uno de los medios) donde se consiguioacute un P-valor de 00811 con

respecto al tipo de sustrato lo que indica que no existen diferencias en cuanto al

consumo de sustrato y el tipo del mismo es decir es indiferente cuaacutel de los dos

sustratos (glucosa o sacarosa) se utilice para que se del consumo del mismo por

parte del P cubensis Observacioacuten que se reitera en la tabla de contraste muacuteltiple

que muestra que se trabajoacute como un grupo homogeacuteneo Igualmente el graacutefico 13

muestra las medias de consumo de sustrato (concentracioacuten durante los 14 diacuteas)

obtenidas mediante el anaacutelisis estadiacutestico y reitera que no existen diferencias

significativas con respecto al tipo de sustrato utilizado para el cultivo del P

cubensis en medio sumergido (Anexo 5)

66

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 3431

Media sacarosa (a) 3678

a

a

32

34

36

38

Co

nce

ntr

acioacute

n s

ust

rato

(g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 13 Consumo de sustrato para cada una de las fuentes de carbono utilizadas

Aun asiacute al comparar los graacuteficos 11 y 12 se puede observar un mayor consumo

de glucosa que de sacarosa lo que lleva a concluir que es mejor emplear la

primera (glucosa)

324 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando glucosa y fenilalanina en el medio

Los datos obtenidos acerca del consumo de sustrato durante los 14 diacuteas de la

fermentacioacuten para cada uno de los medios que conteniacutean 50 gL de glucosa y

diferentes concentraciones de FA (05 gL 1 gL y 15 gL) se muestran en el

graacutefico 14 De igual manera se ilustran en dicho graacutefico las cineacuteticas de

crecimiento micelial para cada una de las fermentaciones que teniacutean 50 gL de

glucosa y diferentes concentraciones de FA con el fin de realizar los anaacutelisis

pertinentes

67

0

02

04

06

08

1

12

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Glu

cosa

50

gL

+ F

A (g

L)

Tiempo (diacuteas)

05gL 10gL 15gL 05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 14 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando 50 gL de glucosa como fuente de carbono y

diferentes concentraciones de FA

Analizando el graacutefico 14 se puede decir que el consumo de glucosa durante el

tiempo fue igual para las fermentaciones que conteniacutea concentraciones de 1 gL y

15 gL de FA dichos consumos corresponde a valores de 23 mientras que

para el ensayo que teniacutea una concentracioacuten de 05 gL de FA el porcentaje de

consumo fue del 18 Asimismo se presentaron diferencias significativas en

cuanto al consumo de sustrato entre los diferentes ensayos

El graacutefico 15 expone las medias del consumo de sustrato (concentracioacuten) de cada

una de las muestras y las diferencias existentes entre ellas se evidencia que la

adicioacuten de FA disminuyoacute el consumo de glucosa ademaacutes que en los ensayos se

presentaron tres grupos homogeacuteneos diferentes En el primer grupo (a) que

contiene las fermentaciones del P cubensis con una concentracioacuten de 50 gL de

glucosa y en ausencia de FA se obtuvo una media de 356 gL la cual indica un

mayor consumo de sustrato Luego el segundo grupo (c) se compone de las

concentraciones de 1 gL y 15 gL de FA presentando una media de 413 gL y

de 426 gL respectivamente y el uacuteltimo grupo (b) corresponde a una

68

concentracioacuten de 05 gL de FA el cual presenta el menor consumo de glucosa al

exponer una media 466 gL

Seguacuten lo anterior y el graacutefico 15 se dice que siacute existieron diferencias significativas

en cuanto al consumo de sustrato (concentracioacuten durante los 14 diacuteas) en los

uacuteltimos tres diacuteas cuando se trabajo con FA y sin FA y a su vez se encontraron

diferencias significativas de la concentracioacuten de sustrato en el medio cuando se

teniacutea una concentracioacuten de FA correspondiente a 05 gL con relacioacuten a las otras

dos concentraciones de FA (10 gL y 15 gL) mientras que entre estas dos

uacuteltimas concentraciones de FA (10 gL y 15 gL) no se encontraron diferencias

significativas (Anexo 6)

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 3564

Media 05 gL FA (b) 466

Media 10 gL FA (c) 4131

Media 15 gL FA (c) 426

a

b c c

0

10

20

30

40

50

60

Conc

entr

acioacute

n su

stra

to (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 15 Consumo de sustrato para cada una de las concentraciones de FA utilizadas

69

33 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE

DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

Las fuentes de proteiacutena que posee el medio de Fang-Zhong son extracto de

levadura y peptona que representan una cantidad de 10 gL para cada ensayo

eacutesta cantidad se mantuvo constante para cada fermentacioacuten

Se evaluoacute el consumo de proteiacutena por parte del P cubensis durante los 14 diacuteas

de la fermentacioacuten para cada uno de los ensayos

A continuacioacuten se analizan los resultados obtenidos para cada uno de los

tratamientos

331 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de glucosa

Una vez se calcularon las concentraciones de proteiacutena en el medio para cada

ensayo se graficaron dichos valores con respecto al tiempo

El graacutefico 16 muestra como se comportoacute el consumo de proteiacutena con respecto al

tiempo para cada una de las tres concentraciones de glucosa utilizadas y a su vez

como se comportoacute el crecimiento de biomasa para cada ensayo durante los 14

diacuteas de fermentacioacuten

70

0

01

02

03

04

05

06

07

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Pro

tein

a (g

L)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50 GL 70 GL 30 gL Biomasa 50 gL Biomasa 70 gL Biomasa

Graacutefico 16 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de glucosa como

fuente de carbono

Analizando el graacutefico 16 se puede observar que el consumo de proteiacutena se dio

casi en su totalidad El ensayo que mayor consumo de proteiacutena presentoacute fue el

que conteniacutea 30 gL de glucosa arrojando un porcentaje de consumo del 98

mientras que las fermentaciones realizadas a concentraciones de 50 gL y 70 gL

de glucosa presentaron un porcentaje de consumo de proteiacutena del 91 y 90

respectivamente

Al enfocarnos en la relacioacuten existente entre el consumo de proteiacutena y el

crecimiento micelial del P cubensis se puede notar gracias al graacutefico 16 que la

relacioacuten es directamente proporcional debido a que el consumo de proteiacutena fue

permanente mientras el hongo se encontraba en fase exponencial es decir el P

cubensis necesitaba de la proteiacutena para aumentar su crecimiento mientras que en

el momento en que el microorganismo comenzoacute su fase estacionaria la

concentracioacuten de proteiacutena en el medio se mantuvo constante esto uacuteltimo soacutelo es

vaacutelido para concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa puesto que ambas

llegaron a la fase estacionaria

71

332 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de sacarosa

Una vez obtenidos los valores de consumo de proteiacutena para cada concentracioacuten

de sacarosa utilizada se precedioacute a graficarlos con respecto al tiempo dichos

datos se encuentran en el graacutefico 17 De igual manera en este graacutefico se

representa la cineacutetica de crecimiento de biomasa para el P cubensis de acuerdo a

las distintas concentraciones de sacarosa utilizadas

0

01

02

03

04

05

06

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Prot

eiacutena

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50 GL 70 GL 30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 17 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de sacarosa como

fuente de carbono

El graacutefico 17 ilustra el consumo casi en su totalidad de la proteiacutena para cada uno

de los tratamientos El ensayo que mayor consumo de proteiacutena presentoacute fue el

que conteniacutea 30 gL de sacarosa exponiendo un porcentaje de consumo del 89

mientras que las concentraciones de 50 gL y 70 gL de sacarosa arrojaron

porcentajes de consumo del 86 y 57 respectivamente

Ahora bien al analizar el crecimiento del P cubensis con respecto al consumo de

proteiacutena se evidencia claramente que el consumo disminuyoacute permanentemente

72

en el tiempo mientras el hongo se encontraban en estado exponencial indicando

el intereacutes del P cubensis por la proteiacutena siendo eacutesta utilizada por el mismo para

aumentar su tamantildeo y biomasa

Durante los diacuteas 4 y 10 las fermentaciones que conteniacutean concentraciones de 30

gL y 70 gL de sacarosa presentaron un alto consumo de proteiacutena a pesar de

que el P cubensis se encontraba en estos dos ensayos en fase estacionaria fase

en la cual no se requiere consumir grandes cantidades de sustrato puesto que el

hongo soacutelo necesitaba alimentarse para mantenerse o para producir productos no

ligados al crecimiento maacutes no para cambiar la cantidad de biomasa presente en el

medio Asimismo la concentracioacuten de 50 gL de sacarosa tambieacuten presentoacute un

alto consumo de proteiacutena durante los diacuteas 4 y 8 en donde se creiacutea estar en una

fase estacionaria temprana lo dicho anteriormente reitera una vez maacutes la afinidad

que el P cubensis presentoacute con respecto a las fuentes de proteiacutena usadas

333 Comparacioacuten entre el consumo de proteiacutena de P cubensis en los

cultivos sumergidos con diferentes fuentes de carbono

Con el fin de conocer cuaacutel de los dos tipos de sustrato empleado fue mayormente

consumido se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico

En el graacutefico 18 se ilustran las medias de consumo de proteiacutena (concentracioacuten)

arrojadas mediante el anaacutelisis estadiacutestico sobre el consumo de proteiacutena cuando se

utilizoacute glucosa o sacarosa en el medio y se evidencia que existen diferencias

significativas en cuanto a la concentracioacuten de proteiacutena en el tiempo en el medio

cuando se realizoacute el experimento con glucosa y cuando se utilizoacute sacarosa

arrojando asiacute dos grupos homogeacuteneos el primero (a) presenta una media de 465

gL mientras que el grupo dos (b) arroja un valor de media de 609 gL indicando

un menor consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en el medio sumergido

73

de Fang-Zhong cuando se utilizoacute sacarosa como principal fuente de carbono

(Anexo 7)

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 465

Media sacarosa (b) 609

a

b

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Conc

entr

acioacute

n pr

oteiacute

na (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 18 Consumo de proteiacutena para cada una de las fuentes de carbono utilizadas

334 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

glucosa y FA en el medio

Una vez se obtuvo la concentracioacuten de proteiacutena en el medio para cada

concentracioacuten de FA utilizada se precedioacute a graficar dichos valores con respecto

al tiempo los cuales se ilustran en el graacutefico 19 ademaacutes se muestran en dicho

graacutefico las cineacuteticas de crecimiento de biomasa para cada ensayo

74

0

02

04

06

08

1

12

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Pro

teiacuten

a (g

L)

Tiempo (diacuteas)

05 gL 1 gL 15 gL 05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 19 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando 50 gL de glucosa como fuente de carbono y

diferentes concentraciones de FA

De igual forma que para la fermentacioacuten que teniacutea 50 gL de glucosa en el medio

realizada anteriormente para dichos ensayos el consumo de proteiacutena fue

permanente y se dio casi en su totalidad El ensayo que mayor consumo de

proteiacutena presentoacute fue el que conteniacutea 05 gL de FA arrojando un porcentaje de

consumo del 86 aun asiacute el porcentaje de consumo arrojado por la fermentacioacuten

de 1 gL de FA fue del 84 indicando que no existen diferencias con respecto al

consumo de proteiacutena entre dichas cantidades de FA utilizadas Mientras que el

porcentaje de consumo para 15 gL de FA fue inferior presentando un valor del

72 De acuerdo a los resultados mencionados anteriormente se puede decir que

a mayor concentracioacuten de FA en el medio se presenta menor consumo de

proteiacutena por parte del P cubensis esto se puede afirmar uacutenicamente para los

resultados obtenidos durante esta investigacioacuten a ciertas condiciones

Analizando ahora la relacioacuten entre el consumo de proteiacutena y el crecimiento

micelial se puede ver que al igual que para los ensayos con glucosa a 50 gL se

75

tiene un consumo permanente mientras se estaacute en fase exponencial y una vez se

llega a la fase estacionario alrededor del diacutea 12 la concentracioacuten de proteiacutena en

el medio se estabilizoacute

A la hora de indagar los datos estadiacutesticamente se puede observar que no existen

diferencias significativas sobre el consumo de proteiacutena (concentracioacuten) en el

tiempo con respecto al tipo de sustrato pero al comparar los resultados con los

ensayos donde se antildeadioacute FA al medio se encontroacute que siacute existen diferencias

significativas Se crearon dos grupos homogeacuteneos el primero cuenta con glucosa

y sacarosa presentando medias (cantidad de proteiacutena en el medio) de 468 gL y

473 gL respectivamente mientras que el ensayo con FA se encuentra en otro

grupo en donde su consumo de proteiacutena fue menor presentando una media

(cantidad de proteiacutena en el medio) de 614 gL (Anexo 8)

Tratamientos con y sin FA

Media glucosa (a) 468

Media sacarosa Proteiacutena (a) 473

Media fenilalanina (b) 614

a a

b

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Co

nce

ntr

acioacute

n p

rote

iacutena

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 20 Consumo de proteiacutena para los ensayos con y sin FA

76

34 ESTUDIO CUALITATIVO DE LA PRESENCIA DEL ALCALOIDE

Posterior a las fermentaciones de glucosa sacarosa y glucosa 50 gL con FA y

los respectivos anaacutelisis se realizoacute un uacuteltimo anaacutelisis que a la vez fue el de mayor

relevancia a la hora de determinar cuaacutel de los medios fue el que mejores

resultados arrojoacute En primera instancia se utilizoacute el reactivo de Dragendorff como

indicador de alcaloide para analizar las muestras de los diacuteas 12 13 y 14 con el fin

de esclarecer la presencia de alcaloides (Anexo 17)

Una vez detectada la presencia de alcaloides gracias a la coloracioacuten naranja

presentada en las muestras se procedioacute a realizar la teacutecnica de HPLC con el fin

de hallar un porcentaje del compuesto de intereacutes basado en las aacutereas obtenidas

de los cromatogramas (asumiendo un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72

minutos)

341 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el

medio no conteniacutea FA

A la hora de analizar y confirmar cuaacutel fue el mejor ensayo de los experimentos

realizados se tuvo como criterio base determinar la fuente de carbono y su

respectiva concentracioacuten que mejor presencia del compuesto de intereacutes arrojoacute

supuesto a un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

Inicialmente al obtener los anaacutelisis estadiacutesticos se deduce que no existieron

diferencias significativas entre el aacuterea del pico de intereacutes con respecto a todos los

picos arrojados por el cromatograma y los factores estudiados (tipo de sustrato

diacutea de fermentacioacuten y concentracioacuten) puesto que se obtuvieron valores de P-valor

77

de 03310 09580 y 08336 respectivamente es decir no importa queacute tipo de

sustrato se utilice la produccioacuten de alcaloide no tendraacute variaciones (Anexo 9)

Al analizar el graacutefico 21 se puede observar que las medias de las aacutereas halladas

para los diferentes ensayos con glucosa y sacarosa no presentaron diferencias

significativas es decir pertenecen al mismo grupo homogeacuteneo (a) lo que ratifica

lo dicho anteriormente

Tratamiento de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 235916

Media sacarosa (a) 337147

a

a

0

7000

14000

21000

28000

35000

42000

Aacutere

a de

Com

pues

to

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 21 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para las dos fuentes de carbono

Por tal razoacuten fue necesario hacer un anaacutelisis cualitativo de los cromatogramas

obtenidos mediante HPLC el cual se basoacute en la forma del pico arrojado por la

teacutecnica La figura 6 ilustra dicho anaacutelisis

78

Buena resolucioacuten de pico Mala resolucioacuten de pico

(a) (b)

Figura 6 Cromatogramas de dos diferentes fermentaciones de P cubensis que ilustran el criterio de escogencia del mejor ensayo realizado (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

Primero fue necesario observar el tamantildeo del pico y posterior a eacutesto determinar

su resolucioacuten La figura 6 ilustra dos ejemplos el de 50 gL de glucosa el diacutea 13 y

50 gL de sacarosa el diacutea 14 mientras el primero muestra un pico grande y

definido la segunda fermentacioacuten ilustra un pico grande pero poco definido

indicando que en este caso no se resolvioacute correctamente el alcaloide es decir no

se logroacute una buena separacioacuten De esta manera se analizaron los diferentes

cromatogramas para los diacuteas 12 (Anexo 19) 13 (Anexo 20) y 14 (Anexo 21) de

cada fermentacioacuten arrojando diferencias entre los ensayos y llevando a la

conclusioacuten de que la fermentacioacuten que mejores resultados arrojoacute fue la que

conteniacutea 50 gL de glucosa

79

342 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el

medio conteniacutea FA

Despueacutes de realizada la fermentacioacuten con glucosa 50 gL y concentraciones de

FA de 05 gL 10 gL y 15 gL se procedioacute de igual manera que en el estudio sin

FA a evaluar cuaacutel de estas tres concentraciones de FA exhibioacute mejor resolucioacuten

del alcaloide

Inicialmente se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico el cual arrojoacute que no existen

diferencias significativas con respecto al aacuterea de pico que en este caso debido al

supuesto representa la Psilocibina y los diacuteas 12 13 y 14 de la fermentacioacuten

Mediante el graacutefico 22 se puede decir que en los uacuteltimos tres diacuteas de las

fermentaciones que conteniacutean FA en el medio no existen diferencias significativas

con respecto al alcaloide de intereacutes obtenido es decir en los tres se produjo el

alcaloide (Anexo 10)

Tratamientos de los uacuteltimos tres diacuteas de fermentacioacuten usando FA

Media diacutea 12 (a) 411758

Media diacutea 13 (a) 413401

Media diacutea 14 (a) 44860

a a a

0

10000

20000

30000

40000

50000

Aacutere

a Co

mpu

esto

Letras diferentes denotan diferencias significativas

Graacutefico 22 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos en los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten

con FA y glucosa

80

Igual que en numeral anterior fue necesario realizar anaacutelisis cualitativo para los

cromatogramas por ende se requirioacute observar el tamantildeo del pico y posterior a

eacutesto determinar su resolucioacuten

Buena resolucioacuten de pico Mala resolucioacuten de pico

(a) (b)

Figura 7 Cromatogramas de dos diferentes fermentaciones de P cubensis que ilustran el criterio de escogencia del mejor ensayo realizado (a) 05 gL

FA (b) 15 gL FA

La figura 7 ejemplifica el anaacutelisis realizado para la seleccioacuten del mejor ensayo

ejecutado Se tienen dos cromatogramas el de 05 gL de FA en el diacutea 13 y el de

15 gL de FA para el mismo diacutea

A todos los cromatogramas obtenidos para los diacuteas 12 (Anexo 19) 13 (Anexo 20)

y 14 (Anexo 21) se realizoacute el mismo anaacutelisis y se concluyoacute que la concentracioacuten

maacutes apropiada para la obtencioacuten de la los compuestos producidos por P cubensis

fue de 05 gL de FA debido a que eacuteste generariacutea una disminucioacuten en los costos

81

35 ESTUDIO PORCENTUAL (AacuteREA) DEL ALCALOIDE REALIZADO PARA

LOS DIFERENTES ENSAYOS

Se calculoacute el porcentaje de aacuterea correspondiente al pico que identificoacute que se

asumioacute como el correspondiente a la Psilocibina gracias a la suposicioacuten realizada

del tiempo de retencioacuten

A continuacioacuten se presentan los valores obtenidos y sus respectivos anaacutelisis para

cada tratamiento

351 Porcentaje de la Psilocibina (suposicioacuten) cuando el medio no conteniacutea

FA

Debido a que no se contaba con un estaacutendar de Psilocibina los resultados

mostrados en la tabla 5 se obtuvieron realizando un porcentaje con respecto a las

aacutereas bajo la curva arrojadas mediante el anaacutelisis de cromatografiacutea de alta

eficiencia (Anexos 19 20 y 21) En dichos anexos se encuentran resaltadas en

negrilla aquellas aeacutereas utilizadas

Tabla 5 Porcentaje de aacuterea hallado mediante HPLC para los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten con concentraciones de 30 gL 50 gL y 70 gL de glucosa

y sacarosa con un tiempo de retencioacuten de 62 y 72 minutos

Diacutea Glucosa

(gL)

Aacuterea

(compuesto

Tr= 62-72)

Sacarosa

(gL)

Aacuterea

(compuesto

Tr= 62-72)

12 30 60650 30 3664

12 50 7396 50 5857

12 70 4816 70 3415

13 30 702 30 2876

13 50 6815 50 4113

13 70 6733 70 5583

14 30 4824 30 2756

14 50 4821 50 2792

14 70 017 70 1429

82

A la hora de analizar los datos de la tabla 5 se puede observar que el mayor

porcentaje de aacuterea se obtuvo cuando se trabajoacute con glucosa como fuente de

carbono y concretamente a una concentracioacuten de 50 gL

Analizando los datos estadiacutesticamente no se obtuvieron diferencias significativas

en cuanto a la produccioacuten del compuesto (aacuterea) con respecto al tipo de sustrato

utilizado durante las fermentaciones es decir es indiferente si se utiliza glucosa o

sacarosa en el cultivo de P cubensis en medio sumergido de Fang-Zhong

El graacutefico 23 ilustra las medias (aacuterea) obtenidas para la produccioacuten de alcaloide en

las dos diferentes fuentes de carbono es decir glucosa y sacarosa exponiendo

un uacutenico grupo homogeacuteneo con medias (produccioacuten de alcaloide) de aacutereas de

219635 y 234391 para glucosa y sacarosa respectivamente (Anexo 11)

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 219635

Media sacarosa (a) 234391

a

a

2000

2100

2200

2300

2400

Aacuterea

Com

pues

to

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 23 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para cada una de las fuentes de carbono

utilizadas

Aun asiacute estudiando los graacuteficos de HPLC con el criterio mencionado

anteriormente es decir observando el tamantildeo del pico y su resolucioacuten del mismo

83

se observoacute claramente que la presencia del alcaloide (tiempo de retencioacuten

supuesto entre 62 y 72 minutos) fue mejor cuando se trabajoacute con glucosa a una

concentracioacuten de 50 gL debido que presenta el mejor pico

352 Porcentaje de aacuterea de compuestos presentes en P cubensis cuando

el medio conteniacutea FA

Con el fin de observar si la adicioacuten de FA al medio si arrojoacute mejores resultados en

cuanto a la produccioacuten del compuesto presente entre un rango de 62 y 72

minutos como tiempo de retencioacuten se procedioacute a calcular el porcentaje del aacuterea

de intereacutes de acuerdo a las aacutereas arrojadas para cada ensayo por medio del

anaacutelisis de HPLC Los datos obtenidos se ilustran a continuacioacuten en la tabla 6

Tabla 6 Porcentaje hallado mediante HPLC para los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten con concentraciones de 05 gL 10 gL y 15 gL de FA y 50 gL

de glucosa con un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

Diacutea

Glucosa

50 gL +

FA

Aacuterea

(compuesto

Tr=62-72)

12 0 4315

12 05 2931

12 1 6236

12 15 847

13 0 3257

13 05 7549

13 1 4790

13 15 2721

14 0 4822

14 05 3863

14 1 5801

14 15 2102

84

Al detallar la tabla 6 puede observarse que el ensayo que mayor porcentaje de

aacuterea arrojoacute fue el que conteniacutea 05 gL de FA arrojando su maacuteximo porcentaje

correspondiente a 755 el diacutea 13 Aun asiacute las diferencias existentes entre ellos

no fueron significativas

Ahora bien al analizarlos estadiacutesticamente se encontroacute que la produccioacuten del

alcaloide en presencia de FA presentoacute la misma tendencia que los ensayos

analizados anteriormente sin eacutesta pero gracias a que este aminoaacutecido duplico la

cantidad de biomasa y debido a que el compuesto de intereacutes se produce

intracelularmente se afirma que el uso de FA aumentoacute la generacioacuten del

compuesto evaluado (Anexo 12)

El graacutefico 24 presenta las diferentes medias en cuanto al porcentaje de aacuterea del

compuesto presente entre 62 y 72 minutos para los diferentes tratamientos de

glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y sus concentraciones respectivas de FA

Claramente se ve que soacutelo existe un grupo homogeacuteneo lo que reafirma que no

existen diferencias significativas de la produccioacuten con respecto a las

concentraciones de FA

85

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 3122

Media 05 gL FA (a) 2391

Media 10 gL FA (a) 2823

Media 15 gL FA (a) 2113

a

aa

a

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Aacutere

a Co

mpu

esto

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 24 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para cada una de las concentraciones de

FA utilizadas

Debido a que no se encontraron diferencias significativas en cuanto al porcentaje

de aacuterea obtenido mediante los cromatogramas se concluye que el mejor medio es

el que tiene como fuente de carbono glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y una

adicioacuten de 05 gL de FA puesto que genera una disminucioacuten en costos

86

CONCLUSIONES

No existen diferencias significativas en el crecimiento micelial de P

cubensis en medio sumergido Fang-Zhong cuando se trabaja con fuentes

de carbono glucosa y sacarosa sin embargo se decide trabajar con 50 gL

de glucosa puesto que eacuteste tiene una buena presencia de alcaloide y a su

vez una mejor produccioacuten de biomasa

La concentracioacuten de glucosa utilizada para el crecimiento de P cubensis

influye en el crecimiento micelial obteniendo concentraciones de biomasa

de 062 gL 055 gL y 048 gL para concentraciones de sustrato de 70 50

y 30 gL de glucosa siendo las dos primeras significativamente diferentes

con respecto a la de 30 gL

La concentracioacuten de sacarosa utilizada para el crecimiento de P cubensis

influye en el crecimiento micelial obteniendo concentraciones de biomasa

de 057 gL 045 gL y 026 gL para concentraciones de sustrato de 70 50

y 30 gL de sacarosa siendo significativamente diferentes entre ellas

La resolucioacuten de los picos obtenidos por RP-HPLC del extracto de P

cubensis fue mayor para las fermentaciones realizadas con una

concentracioacuten de 50 gL de glucosa lo que conllevoacute a utilizarlo al realizar

los ensayos que conteniacutean en el medio FA

La concentracioacuten de biomasa de P cubensis obtenida en cultivo sumergido

en medio Fang-Zhong con glucosa se duplicoacute con la adicioacuten de FA No

obstante no existen diferencias significativas entre las concentraciones de

FA utilizadas

87

El consumo de proteiacutena presentada por P cubensis en medio Fang-Zhong

fue casi del 100 mientras que el consumo de sustrato para el mismo

medio estuvo alrededor del 40

El consumo de sustrato durante el transcurso de las fermentaciones que no

conteniacutean FA en el medio no presentoacute diferencias significativas con

respecto a las dos fuentes de carbono utilizadas Mientras que en aquellas

fermentaciones donde se agregoacute FA al medio siacute existieron diferencias

significativas entre las fermentaciones de 15 y 1 gL de FA con respecto a

los ensayos realizados con 05 gL FA Sin embargo el P cubensis

consumioacute mayor cantidad de sustrato cuando el medio no conteniacutea FA

Se evidencioacute que el P cubensis consumioacute mayor cantidad de proteiacutena

cuando el sustrato utilizado en el medio fue glucosa y a su vez se detecto

que la adicioacuten de FA al medio tuvo como efecto la disminucioacuten en el

consumo de sustrato por parte del microorganismo

El consumo de sustrato y de proteiacutena tuvo un comportamiento similar

puesto que fue consumido permanentemente durante la fase exponencial

para cada uno de los tratamientos realizados es decir las concentraciones

de 30 gL 50 gL y 70 gL de glucosa y sacarosa como fuente de carbono y

de 05 gL 1 gL y 15 gL de FA teniendo como fuente de carbono glucosa

a una concentracioacuten de 50 gL mientras que en la fase estacionaria su

consumo se disminuyoacute permaneciendo casi constante

Despueacutes de realizados los estudios en cuanto a la produccioacuten del

compuesto presente entre 62 y 72 minutos para cada uno de los ensayos

no se evidenciaron diferencias significativas entre las dos fuentes de

carbono utilizadas (glucosa y sacarosa)

88

La adicioacuten del precursor llamado Fenilalanina (FA) al medio sumergido

Fang-Zhong para llevar a cabo el cultivo del P cubensis tuvo influencia en

cuanto a la produccioacuten de compuesto presente entre tiempo de retencioacuten de

62 y 72 minutos debido a que eacuteste duplicoacute la concentracioacuten de biomasa

en el medio se dice entonces que la produccioacuten aumentoacute al ser eacuteste de

produccioacuten intracelular

La resolucioacuten del compuesto presente entre el tiempo de retencioacuten de 62 a

72 minutos se obtuvo mejor en el ensayo que conteniacutea 05 gL de FA y al

saber que no existieron diferencias significativas en la produccioacuten en cuanto

al porcentaje de aacutereas obtenido con respecto a las demaacutes concentraciones

de FA se afirma que eacuteste es el medio que mejores resultados arrojoacute para

el crecimiento de P cubensis y la produccioacuten de Psilocibina

89

RECOMENDACIONES

Se sugiere observar el efecto que tiene la variacioacuten de las revoluciones a

las cuales se realizaron las fermentaciones para ver como variacutea el

crecimiento del P cubensis en medio sumergido Fang-Zhong con respecto

a dicho factor

Debido a que soacutelo se realizaron anaacutelisis sobre el crecimiento del P

cubensis en medio sumergido haciendo uso de dos sustratos diferentes

(glucosa y sacarosa) seriacutea recomendable realizar el mismo anaacutelisis para

otro tipo de sustrato como por ejemplo melaza por su bajo costo

Del mismo modo seriacutea apropiado realizar el estudio con otro tipo de

precursor y en otras concentraciones para ver la incidencia de eacuteste en el

comportamiento del hongo

Se recomienda realizar un escalamiento de dicho proceso en un biorreactor

con el fin de evaluar a mayor escala el crecimiento del P cubensis y la

produccioacuten del alcaloide

Debido a que la proteiacutena se comportoacute como el principal nutriente se sugiere

para una proacutexima investigacioacuten evaluar diferentes concentraciones de

proteiacutena en el medio

90

ANEXOS

Anexo 1 Anaacutelisis de varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa

Tabla 7 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa)

Tabla 8 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa)

91

Anexo 2 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con sacarosa

Tabla 9 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (sacarosa)

Tabla 10 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (sacarosa)

92

Anexo 3 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa y sacarosa

Tabla 11 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa y

sacarosa)

Tabla 12 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa y

sacarosa)

93

Anexo 4 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa 50 gL y FA

Tabla 13 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa 50 gL y

FA)

Tabla 14 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa

50 gL y FA)

94

Anexo 5 Anaacutelisis de varianza (ANOVA) para el consumo de sustrato en las

fermentaciones sin FA

Tabla 15 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Sustrato sin FA

Tabla 16 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Sustrato sin FA

95

Anexo 6 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de sustrato en las

fermentaciones con FA

Tabla 17 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Sustrato con FA

Tabla 18 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Sustrato con FA

96

Anexo 7 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de proteiacutena en las

fermentaciones sin FA

Tabla 19 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Proteiacutena sin FA

Tabla 20 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Proteiacutena sin FA

97

Anexo 8 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de proteiacutena en las

fermentaciones con FA

Tabla 21Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Proteiacutena con FA

Tabla 22 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Proteiacutena con FA

98

Anexo 9 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la produccioacuten de Psilocibina en

las fermentaciones sin FA

Tabla 23 Anaacutelisis de Varianza para la produccioacuten de Psilocibina sin FA

Tabla 24 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la produccioacuten de Psilocibina

seguacuten el Sustrato sin FA

99

Anexo 10 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la produccioacuten de Psilocibina en las fermentaciones con FA

Tabla 25 Anaacutelisis de Varianza para la produccioacuten de Psilocibina con FA

Tabla 26 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la produccioacuten de Psilocibina

seguacuten el diacutea con FA

100

Anexo 11 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la cuantificacioacuten porcentual de

Psilocibina en las fermentaciones sin FA

Tabla 27 Anaacutelisis de Varianza para la cuantificacioacuten de Psilocibina sin FA

Tabla 28 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la cuantificacioacuten de Psilocibina

seguacuten el tipo de sustrato sin FA

101

Anexo 12 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la cuantificacioacuten porcentual de

Psilocibina en las fermentaciones con FA

Tabla 29 Anaacutelisis de Varianza para la cuantificacioacuten de Psilocibina con FA

Tabla 30 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la cuantificacioacuten de Psilocibina

seguacuten la concentracioacuten con FA

102

Anexo 13 Determinacioacuten de consumo de azuacutecares por el meacutetodo de DNS

(Aacutecido Dinitrosaliciacutelico)

a DNS para glucosa

Pasos para preparar DNS

Disolver 16 gr de NaOH en agua destilada

Adicionar 30 gr de tartrato de Na y K

Aforar a 100 ml con agua destilada

Almacenar en frascos aacutembar a 4degC

Se debe mantener un stock de glucosa 4mgml y almacenarlo a 4degC A partir

de la solucioacuten de glucosa se preparan las soluciones para hacer la curva

patroacuten con las siguientes concentraciones (gL) 025 050 100 200 y 400

Procedimiento

Tomar 05 ml de cada dilucioacuten y agregar 05 ml de reactivo DNS

Preparar una muestra blanco por dilucioacuten de 05 ml de agua destilada a 05

ml de reactivo de DNS

Agitar todas las muestras

Colocar a ebullir las muestras en bantildeo mariacutea por cinco minutos

Enfriar con hielo

Adicionar 5 ml de agua destilada

Agitar y dejar en reposo 15 minutos

Leer en espectrofotoacutemetro a 540 nm

Realizar la curva Absorbancia Vs Concentracioacuten Debe tener un coeficiente

de correlacioacuten de 0991 a 0999

b DNS para sacarosa

Pasos para preparar DNS sacarosa

Preparacioacuten de la solucioacuten Standard stock de sacarosa (30 gL) tomar 30

gr de sacarosa anhiacutedrida grado reactivo con exactitud hasta la deacutecima de

mg disolver ajustar a aforo de 100 ml con agua desionizada empacar en

viales y almacenar en congelador

Preparacioacuten DNS pesar 16 gr de hidroacutexido de sodio grado reactivo 30 gr

de tartrato de sodio y potasio y disolverlos juntos con 50 ml de agua

103

desionizada aparte pesar 10 gr del DNS disolver con 30 ml de agua

desionizada agregar lentamente y con agitacioacuten la solucioacuten del DNS a la

solucioacuten de tartrato y NaOH anteriormente preparadas ajustar a 100 ml

filtrar envasar en frasco aacutembar y rotular con fecha de vencimiento incluida

(3 meses maacuteximo) mantener a la temperatura del laboratorio

Preparacioacuten del reactivo NaOH 10 N (500 ml) pesar con exactitud hasta

la deacutecima de mg 20 gr de NaOH grado reactivo por cada 500 ml de

solucioacuten disolver primero con 300 ml de agua desionizada y luego aforar a

500 ml envasar y rotular correctamente y mantener a la temperatura del

laboratorio

Preparacioacuten de HCL 10 (100 ml) tomar 27 ml de aacutecido clorhiacutedrico al

37 grado reactivo y aforar hasta 100 ml con agua desionizada envasar

rotular correctamente de acuerdo a la norma del laboratorio y almacenar a

la temperatura del laboratorio

Se debe mantener un stock de glucosa 30 gL y almacenarlo a 4degC A partir

de la solucioacuten de glucosa se preparan las soluciones para hacer la curva

patroacuten con las siguientes concentraciones (gL) 3 6 12 18 24 y 30

Procedimiento

Preparar en cada tubo (las soluciones de la curva patroacuten de sacarosa las

muestras problemas diluidas si es necesario y como blanco agua

desionizada) 100microl de solucioacuten

Adicionar 200 microl de HCL 10 a cada tubo y agitar todos los tubos en vortex

Llevar a ebullicioacuten por 10 minutos en bantildeo mariacutea precalentado a 95degC

Enfriar hasta temperatura ambiente raacutepidamente

Adicionar a cada tubo 1 ml de NaOH 10 N y agitar los tubos en vortex

Aparte tomar 05 ml de cada tubo en otros tubos rotulados y agregar 05 ml

del DNS

Agitar todas las muestras en vortex

Llevar a ebullicioacuten por 5 minutos en bantildeo mariacutea precalentado a 96degC

Enfriar hasta temperatura ambiente raacutepidamente

Adicionar 5 ml de H2O desionizada agitar en vortex y dejar reposar por 15

minutos

Leer en espectrofotoacutemetro a 540 nm

Realizar la curva Absorbancia Vs Concentracioacuten Debe tener un coeficiente

de correlacioacuten de 0991 a 0999

104

Anexo 14 Cineacutetica de Consumo de Sustrato

La cineacutetica de consumo de sustrato se realizoacute por el meacutetodo de Aacutecido

Dinitrosaliciacutelico (DNS) Los rangos de concentracioacuten y absorbancia para cada caso

se citan a continuacioacuten

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 02 a 12 gL

Absorbancia de 01234 a 06612

Ecuacioacuten Y = 19174x -00517 R2 = 09923

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron sacarosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 3 a 30 gL

Absorbancia de 00822 a 11112

Ecuacioacuten Y = 25983x + 04857 R2 = 09978

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa 50 gL como sustrato y FA

Concentracioacuten de 02 a 12 gL

Absorbancia de 0097 a 063

Ecuacioacuten Y = 18785x + 00019 R2 = 09986

105

Anexo 15 Determinacioacuten de consumo de proteiacutenas por el meacutetodo de LOWRY

Pasos para la preparacioacuten de LOWRY

Para obtener la curva estaacutendar de Albuacutemina se preparan 5 soluciones

patrones de Albuacutemina en NaCL al 09 (PV) de las siguientes

concentraciones 152 80 200 300 400 Pgml Si la concentracioacuten de

Proteiacutena total es menor de 500 Pgml se lee la absorbancia a 750 nm si

estaacute entre 1000 y 2000 Pgml se lee a 550nm

Se prepara un blanco que no lleva Albuacutemina y en su reemplazo se adiciona

0-5 ml de solucioacuten salina (NaCL) al 09 (PV) Se aplica el mismo

procedimiento que a las demaacutes muestras

Procedimiento

Servir en tubos de ensayo 05 ml de las soluciones patroacuten de Albuacutemina las

muestras problema y NaCL al 09 como blanco Deben estar marcados

para conservar el orden de concentraciones para la curva

Adicionar a cada tubo 05 ml de NaOH 2N y llevar al bantildeo Mariacutea

precalentado a 100degC por un tiempo de 10 minutos

Dejar enfriar hasta que alcance la Temperatura Ambiente

Agregar a cada tubo 5 ml de la solucioacuten complejante mezclar y dejar

reposar por 10 minutos

Adicionar 05 ml del reactivo de Folin-Ciocalteu 11 vortexiar durante 20

segundos

Reposar en un cuarto oscuro durante 30 minutos

Leer la absorbancia a 750 nm y con las soluciones patroacuten construir la

graacutefica Absorbancia Vs Concentracioacuten de Albuacutemina Seacuterica de Bovina

(BSA) con eacutesta se puede determinar la concentracioacuten de las muestras

problema interpolando el valor de la Absorbancia La curva estaacutendar debe

tener un coeficiente de correlacioacuten de 0991 a 0999

106

Anexo 16 Cineacutetica consumo de Proteiacutena

La cineacutetica de consumo de proteiacutena se realizoacute por el meacutetodo LOWRY Los rangos

de concentracioacuten y absorbancia para cada caso se citan a continuacioacuten

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00094 a 05382

Ecuacioacuten Y = 07427x ndash 00021 R2 = 09955

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron sacarosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00374 a 06178

Ecuacioacuten Y = 06567x ndash 00166 R2 = 09968

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa 50 gL como sustrato y FA

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00708 a 04647

Ecuacioacuten Y = 09814x ndash 00581 R2 = 09992

107

Anexo 17 Prueba de reactivo de Dragendorff

Preparacioacuten de reactivo de Dragendorff para alcaloides

Reactivo de Dragendorff se prepara mezclando 8 gr de nitrato de bismuto

pentahidratado en 20 ml de aacutecido niacutetrico al 30 con una solucioacuten de 272 g de

yoduro de potasio en 50 ml de agua Se deja en reposo por 24 horas se decanta y

se afora a 100 ml La presencia de alcaloides se detecta por la formacioacuten de un

precipitado naranja rojizo cuando se le adiciona esta reactivo a una solucioacuten aacutecida

de alcaloides De los precipitados lavados se puede recuperar los alcaloides con

una solucioacuten saturada de carbonato de sodio (Mercano y Hasegawa 1991)

La figura mostrada a continuacioacuten refleja la presencia del alcaloide debido a la

coloracioacuten amarillo-rojiza que eacutesta sufrioacute

Figura 8 Muestra de biomasa una vez analizada mediante el reactivo de Dragendorff

108

Anexo 18 Barrido Espectral para el Psilocybe cubensis

La metodologiacutea mencionada a continuacioacuten estaacute basada en artiacuteculo base

(Tsujikawa et al 2003)

El Sistema de HPLC consiste en un Shimadzu LC-10ordf Series Cromatografiacutea

Liacutequida equipada con un diodo SPD-M10A detector de red fija en 220nm La

separacioacuten cromatograacutefica ser realizoacute con una columna simeacutetrica C18 (21 mm a

150 mm 5mm Waters Assoc Milford EEUU

La fase moacutevil utilizada fue de 10 mm de formato de amonio-aacutecido foacutermico (955

VV) a un pH de 35 y bombeado a un caudal de 02 mlminuto

El perfil cromatograacutefico obtenido durante la investigacioacuten de Tsujikawa et al

(2003) se muestra en le figura 6 que aparece a continuacioacuten

Figura 9 Perfil cromatograacutefico (Tsujikawa et al 2003)

109

Anexo 19 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 12 de fermentacioacuten

Tabla 31 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 30gL glucosa y

30gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 2957 3837

Glucosa 30 6838 474753

Glucosa 30 9144 47256

Glucosa 30 9489 16822

Glucosa 30 10124 224349

Sacarosa 30 6538 143772

Sacarosa 30 7234 269458

Sacarosa 30 9721 33646

Sacarosa 30 11845 24384

(a) (b)

Graacutefico 25 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

110

Tabla 32 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 0524 319

Glucosa 50 6298 5991

Glucosa 50 7172 237042

Glucosa 50 9144 16387

Glucosa 50 10009 6077

Sacarosa 50 169 24011

Sacarosa 50 3105 28573

Sacarosa 50 6916 112166

Sacarosa 50 9136 4057

Sacarosa 50 9933 8821

Sacarosa 50 10398 13872

(a) (b)

Graacutefico 26 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

111

Tabla 33 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 7217 168598

Glucosa 70 9145 9977

Glucosa 70 997 80558

Sacarosa 70 6803 287387

Sacarosa 70 7517 131049

Sacarosa 70 7775 4434

Sacarosa 70 7871 77109

Sacarosa 70 823 96239

Sacarosa 70 9039 5114

Sacarosa 70 9778 25394

(a) (b)

Graacutefico 27 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

112

Tabla 34 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL y glucosa

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 0818 4722

Glucosa 50 05 2423 52579

Glucosa 50 05 3502 88765

Glucosa 50 05 6137 16009

Glucosa 50 05 6722 275258

Glucosa 50 05 733 226399

Glucosa 50 05 8339 65139

Glucosa 50 05 9101 36797

Glucosa 50 05 9815 130883

Glucosa 50 1 1105 743

Glucosa 50 1 2746 2701

Glucosa 50 1 4304 80304

Glucosa 50 1 6167 19649

Glucosa 50 1 6794 51753

Glucosa 50 1 8282 82997

Glucosa 50 1 9116 38659

Glucosa 50 1 9899 136953

Glucosa 50 15 1198 3313

Glucosa 50 15 2937 37875

Glucosa 50 15 4332 51079

Glucosa 50 15 614 25602

Glucosa 50 15 6737 668905

Glucosa 50 15 8209 107332

Glucosa 50 15 9602 38902

Glucosa 50 15 9752 139613

Diacutea 12

(a) (b)

(c)

Graacutefico 28 Cromatograma del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL

FA

113

Anexo 20 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 13 de fermentacioacuten

Tabla 35 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 30gL glucosa y

30gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 0225 1155

Glucosa 30 2847 699

Glucosa 30 4043 1038

Glucosa 30 6231 4994

Glucosa 30 6787 295182

Glucosa 30 7462 241146

Glucosa 30 9066 51836

Glucosa 30 10004 158746

Sacarosa 30 1734 135

Sacarosa 30 5838 1857

Sacarosa 30 6803 147867

Sacarosa 30 7305 30464

Sacarosa 30 7599 174643

Sacarosa 30 9107 8564

Sacarosa 30 9897 104278

(a) (b)

Graacutefico 29 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

114

Tabla 36 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 1408 13982

Glucosa 50 6949 331449

Glucosa 50 9012 25201

Glucosa 50 9936 27216

Sacarosa 50 1543 7293

Sacarosa 50 6813 437765

Sacarosa 50 9085 35897

Sacarosa 50 10049 184461

(a) (b)

Graacutefico 30 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

115

Tabla 37 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 70gL glucosa y

70gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 1456 3223

Glucosa 70 2985 2423

Glucosa 70 54 7586

Glucosa 70 6262 5149

Glucosa 70 7151 248331

Glucosa 70 9039 19346

Glucosa 70 9929 4906

Glucosa 70 11051 33698

Sacarosa 70 0437 342

Sacarosa 70 1428 812

Sacarosa 70 2948 2191

Sacarosa 70 5473 4854

Sacarosa 70 6286 5336

Sacarosa 70 6848 3649

Sacarosa 70 733 11383

Sacarosa 70 9073 1018

Sacarosa 70 9878 11072

Sacarosa 70 10267 18797

(a) (b)

Graacutefico 31 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 70 gL

glucosa (b) 70 gL sacarosa

116

Tabla 38 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL y glucosa

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 4067 22222

Glucosa 50 05 7379 55573

Glucosa 50 05 902 19513

Glucosa 50 05 9716 119261

Glucosa 50 05 1173 19427

Glucosa 50 1 0793 14776

Glucosa 50 1 2868 28537

Glucosa 50 1 6224 1206

Glucosa 50 1 6782 571299

Glucosa 50 1 8303 92665

Glucosa 50 1 9081 30371

Glucosa 50 1 9738 168959

Glucosa 50 1 11813 27921

Glucosa 50 15 0412 269

Glucosa 50 15 2482 14692

Glucosa 50 15 3486 91059

Glucosa 50 15 6039 6892

Glucosa 50 15 6627 216986

Glucosa 50 15 7216 260795

Glucosa 50 15 8112 65776

Glucosa 50 15 8888 19083

Glucosa 50 15 9497 37812

Glucosa 50 15 9839 65922

Glucosa 50 15 11655 7331

(a) (b)

(c)

Graacutefico 32 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL

FA

117

Anexo 21 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 14 de fermentacioacuten

Tabla 39 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 30gL glucosa y 30

gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 1054 181

Glucosa 30 2553 8939

Glucosa 30 6219 7557

Glucosa 30 6585 77083

Glucosa 30 7158 285069

Glucosa 30 8987 33875

Glucosa 30 9848 87461

Glucosa 30 10694 52151

Glucosa 30 12482 7992

Glucosa 30 12943 23064

Glucosa 30 1493 5948

Sacarosa 30 7309 7075

Sacarosa 30 9984 1680

Sacarosa 30 10442 15395

Sacarosa 30 11211 8511

Sacarosa 30 13405 3398

(a) (b)

Graacutefico 33 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

118

Tabla 40 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 2029 8318

Glucosa 50 6257 5782

Glucosa 50 6875 306684

Glucosa 50 9068 22819

Glucosa 50 9808 92492

Glucosa 50 12113 8823

Glucosa 50 12752 23988

Sacarosa 50 1036 3783

Sacarosa 50 2356 7005

Sacarosa 50 653 44831

Sacarosa 50 6657 127617

Sacarosa 50 7264 66908

Sacarosa 50 7464 255141

Sacarosa 50 9035 26172

Sacarosa 50 9458 28427

Sacarosa 50 9889 37574

Sacarosa 50 10312 140881

Sacarosa 50 12335 13391

Sacarosa 50 1292 17066

(a) (b)

Graacutefico 34 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

119

Tabla 41 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 70gL glucosa y

70gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 6257 5879

Glucosa 70 6373 145551

Glucosa 70 7015 68223

Glucosa 70 7199 9085

Glucosa 70 735 265755

Glucosa 70 9014 4642

Glucosa 70 9877 97804

Glucosa 70 107 67421

Glucosa 70 12625 26231

Glucosa 70 1305 65607

Sacarosa 70 2283 4683

Sacarosa 70 5191 93

Sacarosa 70 6304 3719

Sacarosa 70 6795 136542

Sacarosa 70 726 29869

Sacarosa 70 7515 75545

Sacarosa 70 7872 119563

Sacarosa 70 9166 1244

Sacarosa 70 9658 23096

Sacarosa 70 9871 25866

Sacarosa 70 10421 105108

Sacarosa 70 12347 11115

Sacarosa 70 12861 35503

Sacarosa 70 14272 3676

(a) (b)

Graacutefico 35 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 70 gL

glucosa (b) 70 gL sacarosa

120

Tabla 42 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 0123 173

Glucosa 50 05 0699 7584

Glucosa 50 05 2594 2742

Glucosa 50 05 6104 11663

Glucosa 50 05 6616 487848

Glucosa 50 05 7235 287918

Glucosa 50 05 8183 135793

Glucosa 50 05 8903 5143

Glucosa 50 05 9484 66817

Glucosa 50 05 9679 168855

Glucosa 50 05 11671 4216

Glucosa 50 1 0345 295

Glucosa 50 1 2654 11981

Glucosa 50 1 412 45301

Glucosa 50 1 6111 12626

Glucosa 50 1 6757 526655

Glucosa 50 1 8093 104277

Glucosa 50 1 894 25251

Glucosa 50 1 9643 158685

Glucosa 50 1 11666 22779

Glucosa 50 15 0353 283

Glucosa 50 15 2522 15272

Glucosa 50 15 3577 83963

Glucosa 50 15 6668 47137

Glucosa 50 15 7304 371442

Glucosa 50 15 8226 117611

Glucosa 50 15 8923 61949

Glucosa 50 15 9657 19618

Glucosa 50 15 11668 35606

(a) (b)

(c)

Graacutefico 36 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL FA (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL FA

121

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Page 9: Establecimiento de un medio de cultivo sumergido para ...

ix

LISTA DE TABLAS

TABLA 1 COMPOSICIOacuteN DEL MEDIO DE CULTIVO SUMERGIDO PARA EVALUAR EL CRECIMIENTO MICELIAL

DEL P CUBENSIS 35

TABLA 2 PARAacuteMETROS CINEacuteTICOS OBTENIDOS MEDIANTE EL MODELO LOGIacuteSTICO PARA LAS DIFERENTES

FERMENTACIONES DE P CUBENSIS UTILIZANDO GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO 48

TABLA 3 PARAacuteMETROS CINEacuteTICOS OBTENIDOS MEDIANTE EL MODELO LOGIacuteSTICO PARA LAS DIFERENTES

FERMENTACIONES DE P CUBENSIS UTILIZANDO SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO 53

TABLA 4 PARAacuteMETROS CINEacuteTICOS OBTENIDOS MEDIANTE EL MODELO LOGIacuteSTICO PARA LAS DIFERENTES

FERMENTACIONES DE P CUBENSIS UTILIZANDO 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO Y

DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA 60

TABLA 5 PORCENTAJE DE AacuteREA HALLADO MEDIANTE HPLC PARA LOS UacuteLTIMOS TRES DIacuteAS DE LA

FERMENTACIOacuteN CON CONCENTRACIONES DE 30 GL 50 GL Y 70 GL DE GLUCOSA Y SACAROSA CON

UN TIEMPO DE RETENCIOacuteN DE 62 Y 72 MINUTOS 81

TABLA 6 PORCENTAJE HALLADO MEDIANTE HPLC PARA LOS UacuteLTIMOS TRES DIacuteAS DE LA FERMENTACIOacuteN

CON CONCENTRACIONES DE 05 GL 10 GL Y 15 GL DE FA Y 50 GL DE GLUCOSA CON UN TIEMPO

DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y 72 MINUTOS 83

TABLA 7 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA) 90

TABLA 8 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA) 90

TABLA 9 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (SACAROSA) 91

TABLA 10 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (SACAROSA) 91

TABLA 11 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA Y SACAROSA) 92

TABLA 12 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA Y SACAROSA) 92

TABLA 13 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA 50 GL Y FA) 93

TABLA 14 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CRECIMIENTO MICELIAL (GLUCOSA 50 GL Y FA) 93

TABLA 15 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO SIN FA 94

TABLA 16 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO SIN FA 94

TABLA 17 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO CON FA 95

TABLA 18 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO CON FA 95

TABLA 19 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA SIN FA 96

TABLA 20 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA SIN FA 96

TABLA 21ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA CON FA 97

TABLA 22 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA CON FA 97

TABLA 23 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA SIN FA 98

TABLA 24 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN EL SUSTRATO

SIN FA 98

TABLA 25 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA CON FA 99

TABLA 26 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN EL DIacuteA CON FA

99

TABLA 27 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA SIN FA 100

TABLA 28 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN EL TIPO DE

SUSTRATO SIN FA 100

TABLA 29 ANAacuteLISIS DE VARIANZA PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA CON FA 101

x

TABLA 30 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN LA

CONCENTRACIOacuteN CON FA 101

TABLA 31 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 30GL GLUCOSA Y 30GL SACAROSA 109

TABLA 32 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 110

TABLA 33 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 111

TABLA 34 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL Y GLUCOSA 50GL SACAROSA 112

TABLA 35 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 30GL GLUCOSA Y 30GL SACAROSA 113

TABLA 36 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 114

TABLA 37 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 70GL GLUCOSA Y 70GL SACAROSA 115

TABLA 38 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL Y GLUCOSA 50GL SACAROSA 116

TABLA 39 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 14 PARA CONCENTRACIONES DE 30GL GLUCOSA Y 30 GL SACAROSA 117

TABLA 40 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 14 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 118

TABLA 41 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 14 PARA CONCENTRACIONES DE 70GL GLUCOSA Y 70GL SACAROSA 119

TABLA 42 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 120

xi

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1 HONGO AGARICALES (LAMINAR) (KUO 2007) 23

FIGURA 2 ALCALOIDES DERIVADOS DEL TRIPTOFANO (MERCANO Y HASEGAWA 1991) 29

FIGURA 3 TRIPTAMINAS SIMPLES (SEIGLER 1981) 31

FIGURA 4 PSILOCIBINA Y PSILOCINA (MANDRILE ET AL 1984) 32

FIGURA 5 PSILOCYBE CUBENSIS (EAH01) CULTIVADA EN MEDIO SOacuteLIDO AGAR MALTA 34

FIGURA 6 CROMATOGRAMAS DE DOS DIFERENTES FERMENTACIONES DE P CUBENSIS QUE ILUSTRAN EL

CRITERIO DE ESCOGENCIA DEL MEJOR ENSAYO REALIZADO (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL

SACAROSA 78

FIGURA 7 CROMATOGRAMAS DE DOS DIFERENTES FERMENTACIONES DE P CUBENSIS QUE ILUSTRAN EL

CRITERIO DE ESCOGENCIA DEL MEJOR ENSAYO REALIZADO (A) 05 GL FA (B) 15 GL FA 80

FIGURA 8 MUESTRA DE BIOMASA UNA VEZ ANALIZADA MEDIANTE EL REACTIVO DE DRAGENDORFF 107

FIGURA 9 PERFIL CROMATOGRAacuteFICO (TSUJIKAWA ET AL 2003) 108

xii

LISTA DE GRAacuteFICOS

GRAacuteFICO 1 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO TRES DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO (PESO

SECO) 46

GRAacuteFICO 2 CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN CULTIVO SUMERGIDO BAJO TRES

CONCENTRACIONES DE GLUCOSA 47

GRAacuteFICO 3 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

GLUCOSA 49

GRAacuteFICO 4 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO (PESO

SECO) 50

GRAacuteFICO 5 CRECIMIENTO MICELIAL PARA TRES DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA 52

GRAacuteFICO 6 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

SACAROSA 54

GRAacuteFICO 7 CRECIMIENTO MICELIAL PARA DOS DIFERENTES FUENTES DE CARBONO (GLUCOSA Y

SACAROSA) 56

GRAacuteFICO 8 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA Y 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE

CARBONO (PESO SECO) 57

GRAacuteFICO 9 CRECIMIENTO MICELIAL PARA GLUCOSA A UNA CONCENTRACIOacuteN DE 50 GL Y TRES

DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA 59

GRAacuteFICO 10 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA Y

50 GL DE GLUCOSA 61

GRAacuteFICO 11 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO 62

GRAacuteFICO 12 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO 64

GRAacuteFICO 13 CONSUMO DE SUSTRATO PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 66

GRAacuteFICO 14 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO Y DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

FA 67

GRAacuteFICO 15 CONSUMO DE SUSTRATO PARA CADA UNA DE LAS CONCENTRACIONES DE FA UTILIZADAS 68

GRAacuteFICO 16 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO 70

GRAacuteFICO 17 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO 71

GRAacuteFICO 18 CONSUMO DE PROTEIacuteNA PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 73

xiii

GRAacuteFICO 19 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO Y DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

FA 74

GRAacuteFICO 20 CONSUMO DE PROTEIacuteNA PARA LOS ENSAYOS CON Y SIN FA 75

GRAacuteFICO 21 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA LAS DOS FUENTES DE CARBONO 77

GRAacuteFICO 22 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS EN LOS UacuteLTIMOS TRES DIacuteAS DE LA FERMENTACIOacuteN CON FA Y GLUCOSA 79

GRAacuteFICO 23 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 82

GRAacuteFICO 24 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA CADA UNA DE LAS CONCENTRACIONES DE FA UTILIZADAS 85

GRAacuteFICO 25 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

109

GRAacuteFICO 26 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

110

GRAacuteFICO 27 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

111

GRAacuteFICO 28 CROMATOGRAMA DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA 112

GRAacuteFICO 29 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

113

GRAacuteFICO 30 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

114

GRAacuteFICO 31 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 70 GL GLUCOSA (B) 70 GL SACAROSA

115

GRAacuteFICO 32 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA 116

GRAacuteFICO 33 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

117

GRAacuteFICO 34 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

118

xiv

GRAacuteFICO 35 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 70 GL GLUCOSA (B) 70 GL SACAROSA

119

GRAacuteFICO 36 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C)

15GL FA 120

xv

LISTA DE ECUACIONES

ECUACIOacuteN 1 ECUACIOacuteN LINEALIZADA DEL MODELO LOGIacuteSTICO 38

ECUACIOacuteN 2 VALORES TEOacuteRICOS DE BIOMASA EN EL TIEMPO 39

xvi

LISTAS DE ANEXOS

ANEXO 1 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA _____________________________________________________ 90

ANEXO 2 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON SACAROSA ____________________________________________________ 91

ANEXO 3 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA Y SACAROSA __________________________________________ 92

ANEXO 4 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA 50 GL Y FA ___________________________________________ 93

ANEXO 5 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO EN LAS FERMENTACIONES

SIN FA ____________________________________________________________________________ 94

ANEXO 6 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO EN LAS FERMENTACIONES

CON FA ___________________________________________________________________________ 95

ANEXO 7 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA EN LAS FERMENTACIONES

SIN FA ____________________________________________________________________________ 96

ANEXO 8 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA EN LAS FERMENTACIONES

CON FA ___________________________________________________________________________ 97

ANEXO 9 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA EN LAS

FERMENTACIONES SIN FA ____________________________________________________________ 98

ANEXO 10 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA EN LAS

FERMENTACIONES CON FA ___________________________________________________________ 99

ANEXO 11 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA CUANTIFICACIOacuteN PORCENTUAL DE PSILOCIBINA EN

LAS FERMENTACIONES SIN FA _______________________________________________________ 100

ANEXO 12 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA CUANTIFICACIOacuteN PORCENTUAL DE PSILOCIBINA EN

LAS FERMENTACIONES CON FA ______________________________________________________ 101

ANEXO 13 DETERMINACIOacuteN DE CONSUMO DE AZUacuteCARES POR EL MEacuteTODO DE DNS (AacuteCIDO

DINITROSALICIacuteLICO) ________________________________________________________________ 102

ANEXO 14 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO ___________________________________________ 104

ANEXO 15 DETERMINACIOacuteN DE CONSUMO DE PROTEIacuteNAS POR EL MEacuteTODO DE LOWRY ____________ 105

ANEXO 16 CINEacuteTICA CONSUMO DE PROTEIacuteNA ______________________________________________ 106

ANEXO 17 PRUEBA DE REACTIVO DE DRAGENDORFF _________________________________________ 107

ANEXO 18 BARRIDO ESPECTRAL PARA EL PSILOCYBE CUBENSIS _________________________________ 108

ANEXO 19 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 12 DE FERMENTACIOacuteN ___________________________ 109

ANEXO 20 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 13 DE FERMENTACIOacuteN __________________________ 113

ANEXO 21 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 14 DE FERMENTACIOacuteN __________________________ 117

xvii

RESUMEN

El Psilocybe cubensis es un hongo de gran importancia a nivel industrial gracias a

la presencia de una sustancia llamada Psilocibina en su cuerpo fructiacutefero

Dicho alcaloide derivado de la triptamina es muy similar al neurotransmisor

serotonina el cual es responsable de la percepcioacuten sensorial la regulacioacuten de la

temperatura el inicio del reposo nocturno del hiacutegado y los rintildeones Por tal motivo

este estudio se enfocoacute en la produccioacuten de la Psilocibina mediante el cultivo del P

cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong)

Se evaluaron los efectos de dos fuentes de carbono (glucosa y sacarosa) a tres

concentraciones diferentes en cultivo sumergido para Psilocybe cubensis con el

fin de determinar la incidencia de eacutestas en la produccioacuten de biomasa y en la

produccioacuten y presencia de Psilocibina alcaloide de intereacutes Para las

concentraciones de glucosa de 30 gL 50 gL y 70 gL se presentoacute un crecimiento

maacuteximo de biomasa de 048 gL 055 gL y 062 gL y un porcentaje de alcaloide

de 6065 wv 7396 wv y 6733 wv respectivamente Esto uacuteltimo si se

asume que el tiempo de retencioacuten oscila entre 62 y 72 minutos contaacutendose con

una fase moacutevil de HCOONH4 en una columna C18 Mientras que para las mismas

concentraciones de sacarosa se presentoacute un crecimiento maacuteximo de biomasa de

026 gL 045 gL y 057 gL con porcentajes del compuesto presente entre el

rango de 62 y 72 minutos de 3664 wv 5857 wv y 5583 wv

respectivamente

Una vez realizada la investigacioacuten se encontroacute que las diferencias existentes en

cuanto a la cantidad de biomasa generada con respecto al tipo de sustrato

utilizado no fueron significativas es decir era irrelevante si se utilizaba glucosa o

sacarosa como principal fuente de carbono para la fermentacioacuten del P cubensis

xviii

en medio sumergido con el fin de obtener biomasa sin embargo se hallaron

diferencias significativas con respecto a las diferentes concentraciones empleadas

de dichas fuentes de carbono

Al analizar las muestras mediante cromatografiacutea liacutequida de alta eficiencia (HPLC)

se determinoacute que el medio que conteniacutea 50 gL de glucosa era el deseado debido

a que fue en eacuteste donde se presentaron picos maacutes definidos mostrando una mejor

resolucioacuten del compuesto Adicionalmente presentoacute un buen crecimiento micelial

Una vez elegido dicho criterio se evaluoacute el efecto que teniacutea la adicioacuten de un

aminoaacutecido llamado Fenilalanina (FA) al medio que conteniacutea 50 gL de glucosa

con el fin de determinar si eacuteste teniacutea alguna incidencia positiva en la produccioacuten de

biomasa y en la generacioacuten del alcaloide de intereacutes cabe resaltar que se utilizaron

diferentes concentraciones de FA correspondientes a 05 gL 10 gL y 15 gL

Finalizados dichos ensayos se obtuvieron valores de crecimiento de biomasa

maacutexima de 106 gL 108 gL y 101 gL y un porcentaje de aacuterea de 7549 wv

6236 wv y 2721 wv respectivamente

Es necesario hacer hincapieacute en que las diferencias obtenidas mediante el anaacutelisis

estadiacutestico entre cada una de las concentraciones de FA con respecto a la

generacioacuten de biomasa y la produccioacuten del compuesto no fueron significativas lo

que llevoacute a elegir una concentracioacuten de 05 gL de FA debido a que fue la menor

cantidad utilizada de este compuesto durante la investigacioacuten suponieacutendose asiacute

una disminucioacuten en los costos de materia prima

Palabras claves

Psilocybe cubensis Psilocibina Alcaloide HPLC Cultivo Sumergido Fuentes de

Carbono Fenilalanina

19

INTRODUCCIOacuteN

Los hongos son una rica fuente de productos naturales con una alta actividad

bioloacutegica Desafortunadamente el cultivo de eacutestos en cuerpo fructiacutefero toma

varios meses disminuyendo su calidad debido a los cambios climaacuteticos y plagas

por tal razoacuten se implementoacute la metodologiacutea de medio sumergido la cual es

prometedora gracias a una alta productividad de compuestos bioactivos (Arora

1986)

El Geacutenero Psilocybe pertenece al Reino Fungiacute con un Phylum Basidiomicota

una Clase Homobasidiomicetes un Orden Agaricales una Familia Strofariaceae

(Paris y Hurabielle 1981)

Dicho geacutenero es considerado de gran importancia a nivel mundial debido a que su

cuerpo fructiacutefero y biomasa micelial contienen Psilocibina la cual posee un alto

valor para la industria farmaceacuteutica por su uso en la elaboracioacuten de productos

antidepresivos Este alcaloide derivado de FA cuenta con una estructura muy

similar al neurotransmisor segregado por el cerebro llamado serotonina que

controla el estado de aacutenimo el suentildeo el hiacutegado y los rintildeones (Mandrile et al

1984) esta caracteriacutestica le otorga la gran importancia a la Psilocibina en el

mercado puesto que tiene un alto impacto en la sociedad como ayudante

antidepresivo debido a que no todas las personas segregan la cantidad necesaria

(10 mg con liacutemites que variacutean desde 5 a 20 mg) de serotonina (Mandrile et al

1984) Adicionalmente se estaacute empleando como una gran ayuda para la

disminucioacuten de la adiccioacuten a sustancias como heroiacutena y cocaiacutena gracias a que

este alcaloide no genera dependencia (Lee et al 2004)

Debido a que su consumo puede generar alucinaciones era consumido por las

culturas aboriacutegenes centroamericanas con el fin de realizar manifestaciones

20

religiosas Su uso se remonta a maacutes de 3500 antildeos y era nombrado por los

aztecas como ―Teonunaltl que significa ―carne de dioses (Mandrile et al 1984)

La alternativa que se utilizoacute durante esta investigacioacuten fue el cultivo del P

cubensis mediante medio sumergido debido principalmente a las notables

ventajas frente a los sistemas convencionales que eacuteste posee entre las cuales se

destacan la disminucioacuten del tiempo para la obtencioacuten de la biomasa (14 diacuteas) y la

reduccioacuten de los costos de obtencioacuten (Lee et al 2004) De acuerdo a lo

dimensionado anteriormente este estudio estaba orientado primordialmente a la

buacutesqueda de alternativas que permitieran la produccioacuten de biomasa de forma

raacutepida y confiable

Con el fin de llevar a cabo lo dicho anteriormente se pretendioacute evaluar el efecto

del uso de dos diferentes fuentes de carbono en este caso glucosa y sacarosa en

el crecimiento micelial de la cepa P cubensis

21

OBJETIVOS

GENERAL

Evaluar el efecto de la fuente de carbono en el crecimiento micelial de una

cepa Psilocybe sp

ESPECIacuteFICOS

Evaluar la cineacutetica de crecimiento de la cepa Psilocybe cubensis en los

diferentes medios de cultivo sumergido mediante la cuantificacioacuten de

biomasa por medio de la metodologiacutea de peso seco

Evaluar el consumo de sustrato para los diferentes ensayos por medio de

teacutecnicas espectrofotomeacutetricas

Determinar la presencia de Psilocibina mediante el uso del reactivo de

Dragendorff

22

1 MARCO TEOacuteRICO

11 CONCEPTOS GENERALES DE HONGOS

Los hongos son organismos eucariotas que no contienen clorofila con nutricioacuten

por absorcioacuten generalmente con reproduccioacuten sexual y asexual el cuerpo

consiste generalmente de filamentos ramificados con pared celular quitinosa

(Miles y Chang 1999)

Constituyen uno de los grupos de organismos maacutes importantes para la vida del

hombre ya que son los responsables de gran parte de la descomposicioacuten de la

materia orgaacutenica aumentando su disponibilidad en el suelo pueden ser

comestibles venenosos o psicotroacutepicos muchos son patoacutegenos otros producen

ciertas sustancias beneficiosas o intervienen en procesos de elaboracioacuten de

algunos comestibles (Miles y Chang 1999)

111 Hongos laminares (Agaricales)

El orden Agaricales tambieacuten conocido como Euagaricales es el mayor orden de

setas y hongos que incluye maacutes de la mitad de todas las especies conocidas de la

clase Homobasidiomycetes (Hibbett et al 1997 Hibbett y Thorn 2001) Maacutes de

9000 especies y alrededor de 350 geacuteneros se han atribuido a este orden que

contiene 26 familias (Kirk et al 2001) Un consenso de mayor nivel de

clasificacioacuten de los Agaricales ha sido difiacutecil de lograr debido a la competencia de

sistemas que restringen geacuteneros y familias (o incluso orden) de diferentes

maneras (Bas 1998 Juumllich 1981 Kirk et al 2001 Kuumlhner 1980 Singer 1986)

23

La base para la clasificacioacuten de los hongos fue construida por Fries (1874) quien

hizo hincapieacute en las caracteriacutesticas macroscoacutepicas como la textura del tallo la

separacioacuten de los filamentos (laminas) presencia o ausencia de velo y color de las

esporas

Posteriormente dividioacute los hongos Agaricales en varias especies de acuerdo al

color de las esporas depositadas las cuales pueden ser de color blanco rosado

marroacuten puacuterpura ndash marroacuten y negro El sistema macroscoacutepico de Fries que

reconocioacute inicialmente 12 geacuteneros de hongos carnosos que forman los hongos es

taxonoacutemicamente praacutectico Eacuteste fue relativamente invariable hasta que Fayod

(1989) estudioacute la anatomiacutea y las caracteriacutesticas microscoacutepicas de muchos

Agaricales reconociendo 108 geacuteneros (Arora 1986)

Al igual que todas las setas los hongos laminares son faacutebricas de esporas

creados con el uacutenico propoacutesito de fabricar esporas microscoacutepicas para dejarse

llevar por las corrientes de aire y con suerte caer en un lugar adecuado en la

tierra para germinar y comenzar un nuevo organismo Las probabilidades de que

cualquier individuo que tiene esporas de este tipo tenga suerte son tan bajas que

el hongo produce millones de esporas para compensar esto En las laacuteminas se

encuentran numerosas esporas las cuales aumentan considerablemente el

nuacutemero de esporas que el hongo puede producir Ambos lados de cada laacutemina

estaacute cubierta con esporas microscoacutepicas (Kuo 2007) A continuacioacuten se muestra

de manera ilustrativa en la figura 1 las laacuteminas que poseen los hongos Agaricales

en las cuales se da la formacioacuten de las esporas

Figura 1 Hongo Agaricales (Laminar) (Kuo 2007)

24

12 MEDIOS DE CULTIVO

Uno de los sistemas maacutes importantes para la identificacioacuten de microorganismos es

observar su crecimiento en sustancias alimenticias artificiales preparadas en el

laboratorio El material alimenticio en el que crecen los microorganismos es el

medio de cultivo (Garciacutea 1995)

Para que los microorganismos crezcan adecuadamente en un medio de cultivo

artificial eacuteste debe reunir una serie de condiciones como lo son temperatura

grado de humedad y presioacuten asiacute como un grado correcto de acidez o alcalinidad

Un medio de cultivo contiene los nutrientes y factores de crecimiento necesarios

para que el microorganismo se desarrolle correctamente y debe estar exento de

cualquier tipo de microorganismo que pueda generar contaminacioacuten (Garciacutea

1995)

121 Tipos de medios de cultivo

En la actualidad existen diversos tipos de medio de cultivo si se centra en la

composicioacuten eacutestos pueden ser medios sinteacuteticos que contienen fuente de

carbono fuente de nitroacutegeno sales que suplan los iones y demaacutes elementos tales

como estimuladores del crecimiento medios complejos que contienen ingredientes

tales como extracto de levadura peptona infusioacuten de cerebro etc ricos en

nutrientes medios de enriquecimiento siendo estos complejos con aditivos

adicionales para favorecer asiacute al crecimiento y desarrollo de determinados

microorganismos medios selectivos los cuales son disentildeados para favorecer el

crecimiento especiacutefico de un microorganismo determinado o un grupo

microbiano medios diferenciales que proporcionan la distincioacuten microbiana de una

mezcla por sus propiedades diferenciales de crecimiento en dichos medios

medios de mantenimiento siendo disiacutemiles de los de crecimiento oacuteptimo por el

25

crecimiento raacutepido y proliacutefico que deriva en la muerte raacutepida de las ceacutelulas (Garciacutea

1995)

Atendiendo a su estado los medios de cultivo pueden presentarse como medios

sumergidos y medios soacutelidos que contienen agar que gelifica por debajo de 45

degC y cuya concentracioacuten en su uso es de 15 y medios semisoacutelidos que contiene

un agar a una concentracioacuten de 07 (Garciacutea 1995)

121 Medio sumergido

Debido a que cultivar el cuerpo fructiacutefero toma varios meses y se dificulta el control

de calidad del producto final porque se estaacute sujeto a los cambios permanentes del

clima y las plagas se ha empleado la metodologiacutea de medio sumergido la cual es

una alternativa muy prometedora para la produccioacuten eficiente del micelio y de los

metabolitos (Lindequist y Niedermeyer 2005)

Dicha forma es la mejor para producir extraer y purificar metabolitos de un cultivo

de hongo ya que facilita una mayor produccioacuten de biomasa en menor tiempo y

de mayor calidad que el cultivo en medio soacutelido ademaacutes facilita la dispersioacuten y

adaptacioacuten del hongo y reduce los vectores de contaminacioacuten De igual forma un

cultivo de esta iacutendole es la opcioacuten maacutes viable si se quiere escalar procesos

fermentativos en aras de desarrollar mercados como en este caso el de

metabolitos medicinales (Navarro et al 1998)

A su vez el uso de cultivo sumergido puede beneficiar la produccioacuten de muchos

metabolitos secundarios y disminuir los costos de produccioacuten por reducir las

labores que involucran los meacutetodos de etapas soacutelidas (Domiacutenguez y Webb 2003)

Los metabolitos bioactivos de los hongos pueden ser potencialmente producidos a

nivel industrial mediante el uso de la metodologiacutea de cultivo sumergido pero el

26

eacutexito a escala comercial depende del costo comparado con la tecnologiacutea existente

y la ventaja econoacutemica que la industria puede ver usando este meacutetodo El uso de

la tecnologiacutea puede ser facilitada por el aumento en el rendimiento de la

produccioacuten y el desarrollo del sistema (Hwang et al 2004)

El cultivo de hongos sumergidos se caracteriza por un aumento en la viscosidad

del caldo con el tiempo debido a uno o maacutes factores tales como el aumento de la

concentracioacuten de ceacutelulas los cambios de la morfologiacutea del crecimiento o la

produccioacuten de productos extracelulares que alteran el caraacutecter reoloacutegico de la

cultura del liacutequido El aumento en la viscosidad puede ser visto como un fenoacutemeno

indeseable pero inevitable ya que causan dificultades en el suministro de oxiacutegeno

en la eliminacioacuten de dioacutexido de carbono y en posibles problemas de agitacioacuten

(Hwang et al 2004)

13 ALCALOIDES

131 Generalidades

La diversidad estructural y la variedad en la actividad bioloacutegica hacen de los

alcaloides como tambieacuten de los antibioacuteticos los grupos maacutes importantes entre las

sustancias naturales de intereacutes terapeacuteutico (Paris y Hurabielle 1981)

Se han aislado principalmente en plantas superiores y se han encontrado en maacutes

de 100 familias de Faneroacutegamas (aquellas plantas que se reproducen por semillas

producidas en sus inflorescencias) Su actividad bioloacutegica a nivel del sistema

nervioso dio pie a las primeras investigaciones siendo los alcaloides las primeras

sustancias naturales estudiadas (Paris y Hurabielle 1981)

El teacutermino alcaloide propuesto por el farmaceacuteutico W Meissner en 1819 se aplicoacute

a los compuestos de origen vegetal con propiedades alcalinas este caraacutecter

baacutesico es debido a la presencia de nitroacutegeno amiacutenico en su estructura Los

27

alcaloides se pueden considerar como ―Un compuesto orgaacutenico de origen natural

nitrogenado derivados generalmente de aminoaacutecidos maacutes o menos baacutesico de

distribucioacuten restringida con propiedades farmacoloacutegicas importantes a dosis bajas

y que responden a reacciones comunes de precipitacioacuten (Paris y Hurabielle

1981)

132 Propiedades fisicoquiacutemicas

Los alcaloides tienen masas moleculares que variacutean entre 100 y 9000 gmol son

casi siempre incoloros son normalmente soacutelidos a temperatura ambiente a

excepcioacuten de los alcaloides no oxigenados Los alcaloides son poco solubles en

agua gracias a su caraacutecter baacutesico dicho caraacutecter se debe al par de electrones

libres del nitroacutegeno (Paris y Hurabielle 1981)

En la naturaleza se encuentran en forma de sales generalmente En las plantas

se consideraba que eran productos obtenidos durante la extraccioacuten y poco

solubles en disolventes tiacutepicos de extraccioacuten por su polaridad Son solubles en

disolventes orgaacutenicos como cloroformo etanol metanol acetato de etilo eacuteter

benceno En forma de sales son solubles en agua excepto las sales de berberina

(Paris y Hurabielle 1981)

Todos los alcaloides son activos a la luz polarizada Presentan una fluorescencia

caracteriacutestica bajo la luz UV o IR dando lugar a espectros caracteriacutesticos (Paris y

Hurabielle 1981)

133 Reconocimiento de los alcaloides

Las teacutecnicas de reconocimiento son basadas en la capacidad que tienen los

alcaloides en estado de sal (extractos aacutecidos) de combinarse con el yodo y

metales pesados como bismuto mercurio tungsteno formando precipitados se

28

utilizan reactivos generales para detectar alcaloides como reactivo de Wagner

reactivo de Mayer reactivo de Dragendorff reactivo de Hager reactivo de

Bertrand reactivo de Ehrlich y reactivo de Vitali-Morin (Paris y Hurabielle 1981)

134 Clasificacioacuten de los alcaloides

Habitualmente los alcaloides se han clasificado en funcioacuten de su estructura

distinguieacutendose principalmente los compuestos heterociacuteclicos de los no

heterociacuteclicos Actualmente existen varias formas de clasificarlos (Bruneton

1987) entre ellas se pueden distinguir

1341 Alcaloides alifaacuteticos

a Derivados de la ornitina (pirrolidinas tropaacutenicos pirrolizidiacutenicos)

b Derivados de la lisina (piperidinas quinolizidiacutenicos)

1342 Alcaloides de origen diverso

a Alcaloides terpeacutenicos y esteroidales

b Alcaloides diversos (purinas macrociclos etc)

1343 Alcaloides aromaacuteticos

a Derivados del aacutecido nicotiacutenico (piridinas)

b Derivados de la fenilalanina y tirosina (isoquinoleinas)

c Derivados del triptofano (indoacutelicos quinoleinas)

d Derivados de la histidina (imidazoles)

29

Alcaloides derivados del triptofano (Alcaloides Indoacutelicos)

Desde el punto de vista farmacoloacutegico ha habido mucho intereacutes sobre las bases

que contienen el nuacutecleo indoacutelico a raiacutez del descubrimiento de la actividad

alucinoacutegena del LSD asiacute como la actividad sedante de la reserpina aislada del

geacutenero Rauwolfia El auge del estudio fitoquiacutemico ocurrioacute en la deacutecada de los 60 y

se dirigiacutea principalmente a la familia Apocynaceae (Mercano y Hasegawa 1991)

Existen unos 800 alcaloides de este tipo distribuidos principalmente en la familia

Apocynaceae (geacuteneros Rauwolfia Aspidos-perma Strychnos y Vinca) menos

frecuentes en hongos y familias como Leguminoseae Malphigiaceae Rubiaceae y

Rutaceae donde los alcaloides presentan el grupo indoacutelico sencillo (Mercano y

Hasegawa 1991)

El triptofano es el precursor de estos alcaloides los cuales se clasifican en

triptaminas y en no triptaminas las triptaminas a su vez se subdividen en b-

carbolinas y en indoleninas y pueden ser triptaminas simples o triptaminas

complejas y estas pueden ser isopreacutenicas o no isopreacutenicas (Mercano y Hasegawa

1991) La figura 2 muestra la estructura quiacutemica del triptofano triptamina y sus

divisiones

Figura 2 Alcaloides derivados del Triptofano (Mercano y Hasegawa 1991)

30

Triptaminas simples

Las triptaminas simples juegan un importante papel en la cultura indiacutegena de

Ameacuterica por sus efectos alucinoacutegenos y extaacuteticos en sus ceremonias maacutegico

religiosas (Furst 1994) Se han encontrado en hongos alucinoacutegenos de

Mesoameacuterica del geacutenero Psilocybe Stropharia y Conocybe (―teonacatl o ―carne

de los dioses) usados por los indios Aztecas en sus ceremonias religiosas desde

hace maacutes de 1700 antildeos Se han encontrado en estos hongos los alcaloides

alucinoacutegenos la Psilocina y la Psilocibina que al ingerirlos produce diferentes

sensaciones auditivas y visuales relajacioacuten muscular depresiones y euforias

alternadas (Mercano y Hasegawa 1991)

La serotonina que juega un importante papel en la actividad neuronal se

encuentra tambieacuten en vegetales Se ha aislado en el pericarpio del banano el cual

seco cuando es fumado actuacutea como un alucinoacutegeno ligero (Seigler 1981)

De las glaacutendulas paroacutetidas del sapo comuacuten Bufo vulgaris se aiacutesla la bufotenina

derivado N-dimetilado de la serotonina que tambieacuten es el principio activo del Yopoacute

polvo de las semillas de Anadenanthera peregrina (Piptadenia peregrina)

Leguminoseae y especies del geacutenero Virola (Myristicaceae) que contiene tambieacuten

triptaminas son mezclados con cenizas e inhalados por medio de tubos de bambuacute

por los indiacutegenas del Orinoco en ceremonias maacutegico religiosas produciendo

alucinacioacuten e incoordinacioacuten motriz (Seigler 1981)

En la figura 3 se observan las estructuras de aquellos compuestos que estaacuten

clasificados como triptaminas simples

31

Figura 3 Triptaminas simples (Seigler 1981)

13 PSILOCIBINA Y PSILOCINA

La Psilocibina y la Psilocina son bioloacutegicamente sintetizadas en los hongos

pertenecientes a los geacuteneros de Psilocybe (Bigwood y Beug 1982 Wurst et al

1984)

La Psilocibina y la Psilocina se han identificado en todo el mundo en una variedad

de setas que son llamados hongos maacutegicos La ingestioacuten de pequentildeas

cantidades de alucinoacutegenos provoca el eacutextasis La actividad alucinoacutegena de la

Psilocibina es relativamente maacutes baja que la de la Psilocina Sin embargo la

Psilocibina se convierte faacutecilmente en Psilocina (componente activo principal) en

los sistemas bioloacutegicos Asiacute el desarrollo de un meacutetodo de determinacioacuten de la

Psilocibina es importante lo misma que la de la Psilocina (Kimie et al 2005)

La hidroacutelisis de la Psilocibina se consigue saturando con anhiacutedido carboacutenico una

solucioacuten acuosa de Psilocibina (para eliminar el oxiacutegeno del aire y calentaacutendola)

obteniendo asiacute una moleacutecula de 4hidroxi-dimetiltriptamina y una moleacutecula de aacutecido

fosfoacuterico (Mandrile et al 1984)

Como todos los faacutermacos derivados del indol estas sustancias han despertado

intereacutes porque se sospechoacute la posibilidad de que algunas de ellas se formen en el

32

organismo y que en ciertas psicosis especialmente en la esquizofrenia se

produzcan elevados niveles sanguiacuteneos que ocasionan algunos de los siacutentomas

(Mandrile et al 1984)

La figura 4 muestra la estructura quiacutemica de alcaloides como la Psilocibina y

Psilocina

Figura 4 Psilocibina y Psilocina (Mandrile et al 1984)

131 Antecedentes acerca de la obtencioacuten de Psilocibina y Psilocina

Una gran variedad de meacutetodos cromatograacuteficos para la determinacioacuten de

Psilocibina y Psilocina presentes en las incautaciones de hongos se han

publicado La cromatografiacutea de capa fina es utilizada debido a que eacutesta es muy

apropiada para la deteccioacuten de sustancias derivadas del triptofano (Brown et al

1972 Tanimukai 1967 Beug y Bigwood 1981) Aun asiacute meacutetodos que involucran

tanto la cromatografiacutea de alta eficiencia (HPLC) como la deteccioacuten fotomeacutetrica de

UV (Beug y Bigwood 1981 Wurst et al 1984 Borner y Brenneisen 1987 Perkal

et al 1980 Vanhaelen-Faestreacute y Vanhaelen 1984 Thomson 1980 White 1979

Sottolano y Lurie 1983) fueron establecidas y optimizadas para la cuantificacioacuten

de Psilocibina

Durante los uacuteltimos antildeos se han venido utilizando diferentes tipos de columna y

fase moacutevil con el fin de obtener la mayor cantidad posible de la sustancia de

intereacutes (Psilocibina)

33

En el antildeo 1981 en el instituto farmaceacuteutico de la Universidad de Oslo realizaron

una investigacioacuten con una columna de siacutelice con una fase moacutevil de metanol-nitrato

de amonio en donde no soacutelo se logroacute obtener Psilocibina y Psilocina sino tambieacuten

un nuevo producto conocido como beocistiacuten Se logroacute un porcentaje de separacioacuten

maacutexima de 75 ww (Christiansen et al 1981)

Asimismo en el antildeo 1984 en el instituto de microbiologiacutea de Amsterdam se

realizoacute un estudio con una columna C18 de siacutelice y una fase moacutevil de agua-etanol-

aacutecido aceacutetico de forma isocraacutetica en donde se obtuvo un porcentaje 025-115

y 002-016 de Psilocibina y Psilocina respectivamente en el hongo (Wurst

1984)

De igual manera en el antildeo 2003 en el instituto de ciencia policiaca en Japoacuten se

ejecutoacute la cromatografiacutea de alta eficiencia utilizando una columna C18 con una

fase moacutevil de aacutecido foacutermico de forma isocraacutetica y un detector de 220 nm un rango

de porcentaje de Psilocibina 014-042 wv en la capa mientras un 009-03

wv en el tallo (Tsujikawa et al 2003)

34

2 MATERIALES Y MEacuteTODOS

21 LOCALIZACIOacuteN

Las fermentaciones la medicioacuten del crecimiento micelial y la cuantificacioacuten del

consumo del sustrato y de proteiacutena se llevaron a cabo en el laboratorio de

Biotecnologiacutea de la Universidad EAFIT mientras que los anaacutelisis de cromatografiacutea

liacutequida de alta eficiencia (HPLC) se realizaron en el laboratorio de Quiacutemica

Instrumental de dicha Universidad

22 MICROORGANISMO DE ESTUDIO

La cepa del hongo Psilocybe cubensis (EAH01) con la cual se trabajoacute fue donada

por Joseacute Rodrigo Moreno Ingeniero del laboratorio de la Universidad Catoacutelica de

Oriente (UCO) La EAH01 permanece auacuten en el laboratorio de Biotecnologiacutea de la

Universidad EAFIT

Dicha cepa se cultivoacute en una caja Petri que conteniacutea Agar Extracto de Malta

(MEA) y se incuboacute a 30ordmC en una incubadora digital del laboratorio de

Biotecnologiacutea de la Universidad EAFIT La figura 5 representa una cepa de P

cubensis cultivada en medio soacutelido MEA

Figura 5 Psilocybe cubensis (EAH01) cultivada en medio soacutelido Agar Malta

35

23 COMPONENTES DEL MEDIO DE CULTIVO (FANG-ZHONG)

El medio sumergido utilizado para llevar a cabo las diferentes fermentaciones de

P cubensis fue el descrito por Fang-Zhong (2002) La tabla 1 muestra los

componentes de dicho medio y la concentracioacuten de cada uno de ellos Se destaca

que las fuentes de carbono utilizadas fueron glucosa y sacarosa usaacutendolas cada

una por separado para cada experimento y haciendo variaciones de

concentraciones de las mismas para los distintos ensayos

Tabla 1 Composicioacuten del medio de cultivo sumergido para evaluar el crecimiento micelial del P cubensis

Componentes Cantidad (gL)

Fuente de Carbono 30 ndash 50 - 70

Peptona 5

Extracto de levadura 5

KH2PO4 1

MgSO47H2O 05

Vitamina B1 005

24 PREPARACIOacuteN DE LOS DIFERENTES PREINOacuteCULOS DE P cubensis

EMPLEADOS PARA LAS FERMENTACIONES SUMERGIDAS

Con el propoacutesito de llevar a cabo cada uno de los ensayos fue necesario realizar

la preparacioacuten de un preinoacuteculo eacutesto con el fin de realizar un proceso de

adaptacioacuten del P cubensis al medio favoreciendo la disminucioacuten en cuanto a

tiempo (preferiblemente la eliminacioacuten de la aparicioacuten de un fase de latencia una

vez comenzada la fermentacioacuten)

La preparacioacuten de cada uno de los preinoacuteculos se realizoacute en 6 erlenmeyers de

1000 mL con 200 mL de medio cada uno los cuales fueron esterilizados a 120degC

por 15 minutos e inoculados con 4 discos de 5 mm aproximadamente de P

36

cubensis provenientes de la cepa previamente activada en Agar Malta durante 6

diacuteas Los erlenmeyers se llevaron a un agitador orbital por 6 diacuteas a 30ordmC y 100

rpm

25 PREPARACIOacuteN DE LOS MEDIOS DE CULTIVO Y LOS INOacuteCULOS DE P

cubensis UTILIZADOS PARA LAS FERMENTACIONES SUMERGIDAS

Una vez realizado el preinoacuteculo se procedioacute a preparar los medios de cultivo

utilizados para realizar los distintos experimentos de la siguiente manera se

prepararon medios que diferiacutean en la fuente de carbono (glucosa o sacarosa) y en

la concentracioacuten de la misma (30 gL 50 gL y 70 gL) teniendo asiacute un total de

seis fermentaciones Las demaacutes cantidades de los componentes del medio de

Fang-Zhong fueron las mismas que las usadas en el preinoacuteculo descritas en la

Tabla 1

En primer lugar se llevaron a cabo las tres fermentaciones de glucosa

preparando un total de 90 erlenmeyers (30 por cada concentracioacuten de azuacutecar por

duplicado) cada uno de los frascos conteniacutea 50 mL del medio en erlenmeyers de

250 mL e inoculados con 01 g de peso huacutemedo del preinoacuteculo aproximadamente

Los 90 frascos se llevaron durante 14 diacuteas a un agitador orbital a 100 rpm con una

temperatura de 30 degC

Posteriormente se llevaron a cabo las tres fermentaciones de sacarosa siguiendo

el mismo proceso descrito anteriormente para la glucosa

Una vez terminadas las fermentaciones de glucosa y sacarosa y realizados todos

los anaacutelisis correspondientes (generacioacuten de biomasa consumo de sustrato

consumo de proteiacutena y evaluacioacuten de la presencia de Psilocibina por medio de

cromatografiacutea liacutequida de alta eficiencia (HPLC)) se procedioacute a elegir la fuente de

carbono y concentracioacuten que mejores resultados arrojoacute tanto para la generacioacuten

37

de biomasa como para la produccioacuten del alcaloide con el fin de evaluarla

nuevamente adicionaacutendole un precursor (FA)

Para finalizar se procedioacute a preparar los medios con la fuente de carbono y la

concentracioacuten de la misma que arrojoacute mejores resultados es decir los ensayos

realizados con una concentracioacuten de 50 gL de glucosa adicionaacutendole al medio

FA a diferentes concentraciones correspondiente a valores de 05 gL 10 gL y

15 gL las demaacutes cantidades de los componentes remanentes del medio fueron

las mismas que las descritas anteriormente en la tabla 1

26 CUANTIFICACIOacuteN DEL CRECIMIENTO DE BIOMASA MEDIANTE LOS

MEacuteTODOS DE PESO HUacuteMEDO Y PESO SECO PARA CULTIVO

SUMERGIDO DE P cubensis

La cuantificacioacuten de biomasa para cada uno de los tratamientos se realizoacute usando

la metodologiacutea de peso huacutemedo y peso seco Para la cuantificacioacuten de biomasa

mediante el meacutetodo de peso huacutemedo se tomaron dos muestras provenientes de

cada erlenmeyer cada 24 horas las cuales fueron filtradas y pesadas con el fin de

obtener el valor de peso huacutemedo para cada tratamiento del P cubensis

Posteriormente la biomasa retenida en el papel filtro fue llevada a un secador que

se encontraba a una temperatura de 50ordmC durante 24 horas transcurrido el

tiempo la biomasa seca fue pesada con el fin de obtener datos de peso seco

Durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten se obtuvieron datos de peso huacutemedo y

peso seco por duplicado para cada una de las fermentaciones

27 AJUSTE DE LA CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO DE P cubensis AL

MODELO CINEacuteTICO LOGIacuteSTICO

Una vez realizada la recoleccioacuten de muestras para cada uno de los ensayos y su

posterior anaacutelisis se decidioacute modelar dichos datos mediante el modelo logiacutestico

38

(ecuacioacuten 1) el cual permite obtener variables cineacuteticas tales como la cantidad de

biomasa inicial (Xo) y la velocidad maacutexima de crecimiento (micromaacutex) para cada uno de

los tratamientos

Se decidioacute emplear el modelo logiacutestico ya que eacuteste muestra resultados maacutes reales

cuando se cultivan hongos debido a que su morfologiacutea es muy diferente a otros

microorganismos (pellets) dificultando la transferencia de masa (Bailey et al

1986)

Una vez linealizada la ecuacioacuten que describe dicho modelos se llega a la siguiente

expresioacuten

Ecuacioacuten 1 Ecuacioacuten linealizada del modelo logiacutestico

Posterior a la linealizacioacuten de la ecuacioacuten se procedioacute a graficar Ln ((XmaacutexX)-1)

vs tiempo con el fin de obtener como pendiente la velocidad maacutexima de

crecimiento (micromaacutex) y como intercepto el Ln ((XmaacutexXo)-1) el cual permitioacute la

obtencioacuten de la concentracioacuten inicial de biomasa

Obtenieacutendose asiacute los paraacutemetros cineacuteticos para cada ensayo correspondientes a

micromax y Xo

Se debe definir la concentracioacuten maacutexima de biomasa (Xmaacutex) para poder hallar los

paraacutemetros cineacuteticos mediante dicho modelo cabe aclarar que dicho valor se toma

de los resultados de biomasa adquiridos para cada uno de los ensayos mediante

la metodologiacutea de peso seco este valor variacutea para cada fermentacioacuten

Una vez ajustados los datos de cada tratamiento al modelo logiacutestico se procedioacute a

calcular de manera teoacuterica los valores de X (biomasa) que variacutea con el tiempo

39

teniendo en cuenta los paraacutemetros cineacuteticos arrojados mediante el modelo

logiacutestico utilizando la siguiente ecuacioacuten

Ecuacioacuten 2 Valores teoacutericos de biomasa en el tiempo

Estos valores de X teoacutericos obtenidos mediante la foacutermula anterior se grafican con

respecto a los valores de X obtenidos de manera experimental con el fin de

observar el ajuste del modelo logiacutestico a cada uno de los datos experimentales

28 EVALUACIOacuteN DEL CONSUMO DE SUSTRATO Y DEL CONSUMO DE

PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO

SUMERGIDO

Con el fin de evaluar el consumo de sustrato y proteiacutena por parte del P cubensis

durante las fermentaciones que conteniacutean glucosa en el medio se recolectaron

muestras cada 24 horas del liacutequido obtenido despueacutes de realizada la filtracioacuten de

la muestra que se utilizoacute para efectos de caacutelculo de peso seo dicho liacutequido

denominado sobrenadante fue almacenado a -4 degC Finalizadas cada una de las

fermentaciones se procedioacute a realizar el protocolo para evaluar el consumo de

sustrato para cada medio (Miller 1959) mediante el meacutetodo de DNS (Aacutecido

Dinitrosaliciacutelico) (Anexo 13) y el consumo de proteiacutenas mediante el meacutetodo de

LOWRY para cada fermentacioacuten (Anexo 15)

Para llevar a cabo la cuantificacioacuten de sustrato y proteiacutena en los distintos ensayos

fue necesario realizar las curvas de calibracioacuten correspondientes dichas curvas

con sus respectivos valores de concentracioacuten se muestran en los anexos 14 y 16

40

29 MEacuteTODO CUALITATIVO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE

ALCALOIDES (PSILOCIBINA) MEDIANTE EL USO DEL REACTIVO DE

DRAGENDORFF

Como se mencionoacute anteriormente el reactivo de Dragendorff es usado para

determinar de manera cualitativa la ausencia o presencia de alcaloides en una

muestra determinada Para llevar a cabo dicha prueba se recolectaron muestras

de la biomasa seca correspondientes a los diacuteas 12 13 y 14 de cada fermentacioacuten

las cuales fueron almacenadas a -4degC

Para determinar la presencia de Psilocibina se realizoacute el proceso descrito seguacuten

Musshoff et al (2000) el cual consistioacute en macerar cada una de las muestras de

biomasa hasta obtener un polvo fino luego se pesaron 10 mg de dicho polvo y a

esta cantidad se le agregoacute 1 mL de metanol Posteriormente una pequentildea

cantidad de esta mezcla se esparcioacute en un papel filtro en donde se le adicionoacute una

gota del reactivo de Dragendorff

Una vez realizada la prueba se dice que la muestra contiene presencia de

alcaloides si eacutesta presenta una coloracioacuten rojizo-amarilla

210 MEacuteTODO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE PSILOCIBINA

MEDIANTE CROMATOGRAFIacuteA LIacuteQUIDA DE ALTA EFICIENCIA (HPLC)

Una vez evaluada la presencia del alcaloide mediante el reactivo de Dragendorff

se procedioacute a determinar mediante el uso de cromatografiacutea liacutequida de alta

eficiencia (HPLC) la presencia de los alcaloides en la mezcla con sus respectivos

tiempos de retencioacuten para llevar a cabo la extraccioacuten de la Psilocibina se siguioacute el

meacutetodo descrito por Musshoff et al (2000) Para ello la muestra de biomasa

seca fue macera en un mortero hasta convertirla en un polvo fino Diez miligramos

41

de la muestra en polvo se extrajeron dos veces con 1 mL de metanol en un bantildeo

de ultrasonido durante 30 minutos Posterior a eacutesto se centrifugaron las muestras

a 3000 rpm durante 2 minutos el sobrenadante se depositoacute en un vial

independiente

El sobrenadante fue evaporado hasta sequedad bajo una corriente de nitroacutegeno

gaseoso Una parte de los residuos se disolvioacute en 200 microL de la fase moacutevil que

contiene HCOONH4 con una concentracioacuten 10 microM y un pH de 35

El equipo utilizado para realizar todos los anaacutelisis correspondientes a HPLC

cuenta con las siguientes caracteriacutesticas equipo Agient Technologies que consta

de una columna C18 de 46 mm 250 mm 5 mm con una fase moacutevil de

HCOONH4 con un flujo de 1 mLminuto un detector UV de 214 nm y una inyeccioacuten

de 20 μL y una temperatura de 25degC El experimento se corrioacute de modo isocraacutetico

con una fase moacutevil de agua 70 y HCOONH4 de 30

211 DETERMINACIOacuteN CUALITATIVA DE LA RESOLUCIOacuteN DEL

ALCALOIDE DE INTEREacuteS PARA LOS DIFERENTES ENSAYOS

Con el fin de determinar de manera cualitativa cuaacutel de los cromatogramas

arrojados mediante la teacutecnica de HPLC presentoacute mejor resolucioacuten del alcaloide

fue necesario realizar un supuesto acerca del tiempo de retencioacuten de la Psilocibina

durante la cromatografiacutea puesto que a pesar de haber contado con un

cromatograma (Tsujikawa et al 2003) (Anexo 18) y haber trabajado en las

mismas condiciones de eacuteste no se utilizoacute la misma fase moacutevil lo que puedo

generar variaciones en dicho tiempo Se asumioacute que el tiempo de retencioacuten varioacute

entre 62 y 72 minutos es decir entre este tiempo se encontroacute el pico de intereacutes

de la investigacioacuten

42

La eleccioacuten del criterio de pureza del compuesto de intereacutes se realizoacute observando

cuaacutel de los picos obtenidos muestra menor ruido es decir que a su alrededor no

tenga presencia de otros compuestos (Anexos 19 20 y 21)

212 DETERMINACIOacuteN PORCENTUAL DE COMPUESTOS PARA LOS

DIFERENTES ENSAYOS

La cuantificacioacuten de los compuestos se hizo mediante un porcentaje de aacuterea bajo

la curva debido a que no se contoacute con un estaacutendar interno

Para realizar dicho porcentaje se obtuvo la totalidad de las aacutereas presentes en el

perfil cromatograacutefico obtenido para las muestras de los diacuteas 12 13 y 14 de cada

fermentacioacuten y el porcentaje del aacuterea del metabolito de intereacutes la cual oscilaba

entre un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

En el momento de analizar los cromatogramas y de elegir el medio que mejor

resultados arrojoacute en cuanto a la produccioacuten de alcaloide se observoacute la resolucioacuten

del metabolito en cada una de las fermentaciones

213 CULTIVO SUMERGIDO DE P cubensis EN PRESENCIA DE FA

Despueacutes de haber elegido la fuente de carbono (glucosa) y su respectiva

concentracioacuten (50 gL) que mejores resultados arrojaron durante la investigacioacuten

se realizaron nuevamente fermentaciones del P cubensis en medio sumergido

(Fang-Zhong) donde la diferencia de estos medios con respecto a los

anteriormente utilizados radicoacute en la presencia de FA aminoaacutecido

Para dichas fermentaciones se contoacute con tres concentraciones diferentes de FA

(05 gL 1 gL 15 gL) realizadas por duplicado adicionalmente se montoacute

43

simultaacuteneamente con dichos ensayos las muestras correspondientes a los uacuteltimos

tres diacuteas de fermentacioacuten sin FA en el medio para efectos de comparacioacuten y asiacute

poder llevar a cabo un anaacutelisis estadiacutestico apropiado

Los datos obtenidos fueron analizados por medio de una ANOVA con el fin de

observar si existiacutean o no diferencias significativas en cuanto al crecimiento micelial

(concentracioacuten de biomasa) del P cubensis y asiacute poder determinar el medio que

mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten

214 DISENtildeO DE EXPERIMENTOS Y ANAacuteLISIS ESTADIacuteSTICO

El disentildeo estadiacutestico utilizado para realizar los anaacutelisis correspondientes a las

diferentes fermentaciones es un disentildeo factorial 23 Este estudio se basoacute en dos

factores que fueron las dos fuentes de carbono (glucosa y sacarosa) a su vez se

apoyoacute en tres niveles que fueron la variacioacuten en la concentracioacuten de las mismas

(30 gL 50 gL y 70 gL) De igual manera se fundamentoacute en dos variables de

respuesta el crecimiento micelial de P cubensis y el porcentaje de Psilocibina

presente en el microorganismo

Por medio del Software Statgraphics plus 51 se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico

basado en una ANOVA factorial Con ello se pretendioacute comparar estadiacutesticamente

los resultados de crecimiento micelial de biomasa (concentracioacuten) y produccioacuten de

Psilocibina para cada uno de los medios durante los 14 diacuteas de fermentacioacuten y en

especial en los uacuteltimos tres diacuteas de la misma puesto que durante este periacuteodo fue

evaluada la presencia del alcaloide

Es necesario hacer hincapieacute que para realizar dicha estadiacutestica fue necesario

ejecutar un estudio de normalidad el cual se comproboacute utilizando la graacutefica de

probabilidad normal a su vez se requirioacute un anaacutelisis de igualdad de varianza por

medio de una graacutefica de residuos Vs previsto con el fin de ver visualmente la

44

hipoacutetesis de la homocedasticidad todo ello con el fin de garantizar que la

investigacioacuten se comportoacute de forma normal Adicionalmente se contoacute con una

hipoacutetesis nula (Ho) y una Hipoacutetesis alterna (Ha) las cuales permitieron realizar las

conclusiones respectivas A continuacioacuten se enunciaraacuten cada una de eacutestas y los

paraacutemetros necesarios para dicho estudio

Ho Todas las medias son iguales es decir no existen diferencias

significativas entre los datos analizados

Ha Alguna de las medias es diferente lo que quiere decir que siacute existen

diferencias significativas

Paraacutemetro

Pvalor gt 005 Se acepta Ho

Pvalor le 005 Se rechaza Ho

45

3 RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

31 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P cubensis EN CULTIVO

SUMERGIDO (FANG-ZHONG) UTILIZANDO DIFERENTES FUENTES DE

CARBONO

Con el propoacutesito de evaluar el crecimiento micelial del P cubensis en medio

sumergido durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten se recurrioacute al uso de

metodologiacuteas conocidas como peso huacutemedo y peso seco en dicho trabajo soacutelo se

exponen los datos arrojados por el meacutetodo de peso seco

A continuacioacuten se presentan cada una de las fermentaciones de acuerdo al tipo de

sustrato empleado en las mismas los respectivos valores de peso seco obtenidos

y los anaacutelisis pertinentes para cada uno de los casos

311 Crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de glucosa

Inicialmente se evaluaron tres concentraciones de glucosa en el cultivo de P

cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) correspondientes a 30 gL 50 gL y

70 gL siendo en este caso la glucosa la principal fuente de carbono del P

cubensis

A continuacioacuten se muestran los valores de peso seco obtenidos para cada una de

las concentraciones de glucosa utilizadas durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten

46

0

01

02

03

04

05

06

07

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

ma

sa (g

L)

Tiempo (diacuteas)30gL 50gL 70gL

Graacutefico 1 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando tres diferentes concentraciones de

glucosa como fuente de carbono (Peso seco)

Del graacutefico 1 se puede observar que no hubo evidencia de fase de latencia para

ninguno de los ensayos posteriormente se aprecia que el crecimiento de biomasa

aumentoacute con el tiempo para las diferentes concentraciones de glucosa empleadas

Analizando las fermentaciones que conteniacutean 50 gL y 70 gL de glucosa se

puede afirmar que ambas presentan un comportamiento similar mostrando una

fase exponencial hasta el diacutea 11 y una fase estacionaria hasta el diacutea 14 de la

fermentacioacuten mientras que la fermentacioacuten que conteniacutea 30 gL de glucosa no

presentoacute fase estacionaria la fermentacioacuten durante los 14 diacuteas se encontraba en

fase exponencial a pesar de que entre los diacuteas 8 y 11 el crecimiento de P

cubensis se mantuvo constante

Asimismo se puede observar que el crecimiento maacutes bajo en cuanto a

concentracioacuten de biomasa se generoacute en la concentracioacuten de 30 gL siendo eacuteste

de 048 gL mientras que en las concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa

los crecimientos maacuteximos fueron muy similares 055 gL y 062 gL

respectivamente

47

Lo dicho anteriormente se ratifica una vez analizados los resultados obtenidos

estadiacutesticamente donde se obtuvo un P-valor igual a cero indicando que existen

diferencias significativas en cuanto al crecimiento micelial de biomasa

(concentracioacuten de biomasa durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten) El graacutefico 2

ilustra la presencia de dos grupos homogeacuteneos lo que indica que las

concentraciones de 50 gL y 70 gL no tienen diferencias significativas del

crecimiento micelial entre cada una de ellas mientras que la concentracioacuten de 30

gL siacute presenta dichas diferencias significativas con respecto a las dos

concentraciones anteriores (Anexo 1)

Con todo eacutesto se expone que la concentracioacuten de glucosa de 50 gL es la que se

eligioacute debido a que es maacutes econoacutemico utilizar 50 gL de glucosa que 70 gL

Tratamientos con diferentes concentraciones de glucosa

Media 30 gL glucosa (a) 022

Media 50 gL glucosa (b) 032

Media 70 gL glucosa (b) 034

a

bb

0

005

01

015

02

025

03

035

04

045

Co

nce

ntr

acioacute

n b

iom

asa

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 2 Crecimiento micelial de P cubensis en cultivo sumergido bajo tres concentraciones de glucosa

48

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute glucosa

como fuente de carbono

Una vez realizada la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

(Fang-Zhong) usando diferentes concentraciones de glucosa se procedioacute a

ajustar los datos obtenidos al modelo logiacutestico Los crecimientos maacuteximos de

biomasa obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco para cada uno de los

ensayos fueron 048 gL 065 gL y 062 gL para concentraciones de 30 gL 50

gL y 70 gL de glucosa respectivamente La tabla 2 muestra los paraacutemetros

cineacuteticos obtenidos mediante el modelo para cada una de las concentraciones

Tabla 2 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando glucosa como fuente

de carbono

30gL 50gL 70gL

microx (diacutea-sup1) 016 microx (diacutea-sup1) 017 microx (diacutea-sup1) 015

micromax (diacutea-sup1) 027 micromax (diacutea-sup1) 035 micromax (diacutea-sup1) 034

X0 (gL) 005 X0 (gL) 008 X0 (gL) 008

R2 096 R2

092 R2 085

De la tabla 2 se puede observar que la concentracioacuten inicial de biomasa (Xo)

estuvo muy cercana para cada una de las concentraciones de glucosa utilizadas

Para 30 gL de glucosa la velocidad maacutexima de crecimiento (micromax) fue mucho

menor que la obtenida para 50 gL y 70 gL eacutesto pudo ser debido a que fue el

medio que menor cantidad de glucosa conteniacutea mientras que para las otras dos

concentraciones de glucosa la velocidad maacutexima de crecimiento fue similar

Al comparar las velocidades maacuteximas de las tres concentraciones de glucosa

utilizadas se evidencia que la fermentacioacuten que conteniacutea 50 gL presentoacute una

micromaacutex mayor correspondiente a 035 diacutea-1 esto sugiere que a mayores

concentracioacuten de glucosa (70 gL) puede ocurrir una inhibicioacuten por sustrato otro

49

criterio que afirma que dicha concentracioacuten fue la que mejores resultados arrojoacute de

las tres concentraciones de glucosa utilizadas para el crecimiento del P cubensis

en el medio de Fang-Zhong Ademaacutes se observa que este experimento fue el que

mayor velocidad especiacutefica de crecimiento presento siendo esta de 017 diacutea-1

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos utilizando la ecuacioacuten

descrita anteriormente en la metodologiacutea con el propoacutesito de observar que tanto

se ajustaron los valores de biomasa hallados experimentalmente con los valores

de biomasa teoacutericos arrojados por el modelo logiacutestico El graacutefico 3 muestra los

valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales con respecto al

tiempo

0

01

02

03

04

05

06

07

0 2 4 6 8 10 12 14

Biom

asa

(gL

)

Tiempo (diacutea)

X exp (30 gL) X exp (50 gL) X exp (70 gL)

X teoacuterico (30 gL) X teoacuterico (50 gL) X teoacuterico (70 gL)

Graacutefico 3 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico

graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes concentraciones de glucosa

Al observar el graacutefico 3 se puede notar que para los ensayos de 50 gL y 70 gL

de glucosa los valores de biomasa teoacutericos se encuentran un poco desfasados de

los valores de biomasa hallados de manera experimental mientras que para el

ensayo que conteniacutea 30 gL de glucosa se observa un buen ajuste de los datos

50

obtenidos experimentalmente al modelo logiacutestico La tabla 2 reitera lo dicho

anteriormente al exponer los valores de R2 los cuales explican la relacioacuten que

tienen los datos teoacutericos con los experimentales

312 Crecimiento micelial del P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de sacarosa

Una vez evaluado el crecimiento de biomasa usando glucosa como fuente de

carbono se procedioacute a evaluar el efecto que teniacutea el cambio de la fuente de

carbono por sacarosa en el crecimiento micelial del P cubensis en medio

sumergido

El graacutefico 4 muestra de manera ilustrativa como fue el crecimiento micelial del P

cubensis para cada una de las concentraciones de sacarosa utilizadas durante los

14 diacuteas mediante el meacutetodo de peso seco

0

01

02

03

04

05

06

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Biom

asa (

gL)

Tiempo (diacuteas)

30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 4 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando diferentes concentraciones de sacarosa

como fuente de carbono (Peso seco)

51

En el graacutefico 4 se puede observar que tanto para una concentracioacuten de 30 gL

como para 70 gL de sacarosa el hongo llega a su fase estacionaria cerca del

quinto diacutea de la fermentacioacuten mientras que para una concentracioacuten de 50 gL se

observa un comportamiento diferente puesto que el microorganismo tiene un

crecimiento exponencial hasta el diacutea 5 en donde entra a una etapa de transicioacuten o

estacionaria durante 3 diacuteas aproximadamente luego de la cual inicia nuevamente

su crecimiento de forma exponencial hasta llegar al diacutea 11 en donde siacute empieza

su fase estacionaria

Al igual que en las tres fermentaciones que conteniacutean glucosa en estas

fermentaciones de sacarosa se observa mediante el graacutefico anterior que no hubo

presencia de fase de latencia

El crecimiento maacuteximo de biomasa en cuanto a concentracioacuten lo presentoacute aquella

fermentacioacuten que conteniacutea 70 gL de sacarosa el cual fue de 057 gL seguida de

la de 50 gL con un crecimiento maacuteximo de biomasa de 045 gL y posteriormente

la concentracioacuten de 30 gL obtuvo un crecimiento maacuteximo de 026 gL

De acuerdo al anaacutelisis estadiacutestico que se realizoacute para cada una de las

fermentaciones se dedujo que las diferencias en cuanto al crecimiento micelial de

biomasa con respecto a la concentracioacuten de la misma son significativas entre

cada una de las fermentaciones es decir fue diferente la concentracioacuten de

biomasa obtenida cuando se trabajoacute con cada una de distintas concentraciones de

sacarosa Lo dicho anteriormente se muestra a traveacutes del graacutefico 5 (Anexo 2)

52

Tratamientos con diferentes concentraciones de sacarosa

Media 30 gL sacarosa (a) 02

Media 50 gL sacarosa (b) 032

Media 70 gL sacarosa (c) 043

a

b

c

0

02

04

Co

nce

ntr

acioacute

n b

iom

asa

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 5 Crecimiento micelial para tres diferentes concentraciones de sacarosa

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute sacarosa

como fuente de carbono

Una vez realizadas las cineacuteticas de crecimiento del P cubensis para cada

concentracioacuten de sacarosa empleada se procedioacute a ajustar los datos obtenidos al

modelo logiacutestico cabe recalcar que es necesario establecer los crecimientos

maacuteximos de biomasa obtenidos para cada uno de los ensayos los cuales fueron

026 gL 045 gL y 057 gL para concentraciones de 30 gL 50 gL y 70 gL de

sacarosa respectivamente

Una vez aplicado el modelo logiacutestico para cada tratamiento se obtuvieron valores

de velocidad maacutexima de crecimiento y biomasa inicial para cada concentracioacuten de

sacarosa utilizada en el medio los cuales se muestran en la tabla 3

53

Tabla 3 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando sacarosa como

fuente de carbono

30gL 50gL 70gL

microx (diacutea-sup1) 030 microx (diacutea-sup1) 014 microx (diacutea-sup1) 041

micromax (diacutea-sup1) 037 micromax (diacutea-sup1) 042 micromax (diacutea-sup1) 067

X0 (gL) 01 X0(gL) 01 X0 (gL) 011

R2 061 R2 089 R2 095

De la tabla 3 se ratifica que se utilizoacute una concentracioacuten inicial de biomasa igual

para cada una de las fermentaciones aproximadamente 01 gL ademaacutes se

observa un aumento en la velocidad maacutexima de crecimiento con respecto a la

cantidad de sacarosa empleada es decir que el hecho de haber aumentado la

concentracioacuten de sacarosa en el medio favorecioacute el aumento en la velocidad

maacutexima de crecimiento del P cubensis siendo eacutesta mayor cuando se trabajoacute a una

concentracioacuten de 70 gL de sacarosa De igual manera se aprecia que el

tratamiento que conteniacutea 70 gL de sacarosa presentoacute una velocidad especiacutefica de

crecimiento mayor que los demaacutes siendo eacutesta de 041 diacutea-1

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos el graacutefico 6 ilustra los

valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales graficados con

respecto al tiempo

54

0

01

02

03

04

05

06

0 2 4 6 8 10 12 14

Bio

mas

a (g

L)

Tiempo (Diacutea)

X exp (30 gL) X exp (50 gL) X exp (70 gL)

X teoacuterico (30 gL) X teoacuterico (50 gL) X teoacuterico (70 gL)

Graacutefico 6 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes

concentraciones de sacarosa

Del graacutefico 6 se puede observar como los valores de biomasa experimentales se

ajustaron a los valores de biomasa teoacutericos arrojados por el modelo logiacutestico lo

que quiere decir la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

cuando se utilizoacute 70 gL se ajustoacute correctamente al modelo logiacutestico lo que se

corrobora en la tabla 2 gracias al valor obtenido para el R2 que indica la relacioacuten

de los datos teoacutericos con respecto a los experimentales Por otro lado para las

fermentaciones de 30 gL y 50 gL de sacarosa a pesar de parecer que

presentaron un buen ajuste al calcular la relacioacuten de los datos teoacutericos con

respecto a los experimentales (R2) se concluye que el ajuste no fue tan bueno

55

313 Comparacioacuten entre el crecimiento micelial de P cubensis en los

cultivos sumergidos utilizando glucosa y sacarosa como fuente de

carbono

Ahora bien es igualmente importante realizar un anaacutelisis comparativo entre ambas

fuentes de carbono empleadas con el fin de determinar si existen o no diferencias

significativas entre dichas fuentes de carbono

De acuerdo al anaacutelisis estadiacutestico se dice que existen diferencias significativas del

crecimiento micelial del P cubensis en cuanto al diacutea y la concentracioacuten de

sustrato empleado es decir concentracioacuten de glucosa y sacarosa (Anexo 3) pero

se observa claramente que no hay diferencias significativas de dicho crecimiento

con respecto al tipo de sustrato utilizado debido a que el P-valor arrojado por la

estadiacutestica fue de 01217 lo que sugiere que se debe utilizar la sacarosa gracias

a la disminucioacuten de costos que se generariacutean durante el proceso todo ello gracias

al costo de la sacarosa es inferior al de glucosa Sin embargo para elegir la fuente

de carbono que mejores resultados arrojoacute no soacutelo se basoacute en la cantidad de

biomasa producida sino que se procedioacute a examinar los barridos espectrales

arrojados por el anaacutelisis de HPLC con el fin de determinar la fuente de carbono

que mejor resolucioacuten mostroacute del alcaloide que en esta investigacioacuten fue glucosa a

una concentracioacuten de 50 gL

De igual manera el graacutefico 7 muestra las medias obtenidas mediante el anaacutelisis

estadiacutestico para las fermentaciones trabajadas con glucosa y sacarosa Aun asiacute

es necesario hacer hincapieacute que eacuteste no es el criterio principal para la obtencioacuten

del medio que mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten por lo tanto se

deben seguir realizando los diferentes anaacutelisis descritos anteriormente en este

trabajo

56

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y

sacarosa)

Media para glucosa (a) 029

Media para sacarosa (a) 032

aa

0

01

02

03

Conc

entr

acioacute

n bi

omas

a (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 7 Crecimiento micelial para dos diferentes fuentes de carbono (glucosa y sacarosa)

314 Crecimiento micelial del P cubensis en cultivo sumergido utilizando

glucosa y fenilalanina en el medio

Se decidioacute realizar un uacuteltimo ensayo acerca del efecto que teniacutea la adicioacuten de un

aminoaacutecido llamado Fenilalanina (FA) al medio Fang-Zhong sobre la produccioacuten

del alcaloide y por ende sobre la generacioacuten de biomasa

Debido a los anaacutelisis realizados anteriormente se concluyoacute que la mejor fuente de

carbono fue la glucosa a una concentracioacuten de 50 gL De la misma manera que

en los numerales anteriores se evaluoacute la cineacutetica del crecimiento micelial del P

cubensis mediante los meacutetodos de peso huacutemedo y peso seco Las mediciones

fueron realizadas por duplicado y promediadas para la fuente de carbono elegida

(glucosa 50 gL) y las diferentes concentraciones de FA en el medio

correspondientes a 05 gL 1 gL 15 gL con el fin de encontrar el medio que

mejores resultados arrojoacute en cuanto a crecimiento micelial y generacioacuten del

57

alcaloide de intereacutes Los datos obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco se

muestran en el graacutefico 8

Cabe resaltar que junto con las tres fermentaciones de 05 gL 10 gL y 15 gL

de FA se montaron a su vez seis muestras correspondientes a los diacuteas 12 13 y

14 de la fermentacioacuten que conteniacutea 0 gL de FA eacutesto con el propoacutesito de analizar

los datos de manera estadiacutestica y poder hacer comparaciones con respecto a la

generacioacuten de biomasa y a la produccioacuten del alcaloide de intereacutes ambas medidas

con respecto a la concentracioacuten

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

11

12

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Biom

asa

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 8 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando diferentes concentraciones de FA y 50

gL de glucosa como fuente de carbono (Peso seco)

Al analizar el graacutefico 8 es decir el crecimiento micelial (concentracioacuten de

biomasa) seguacuten la concentracioacuten de FA en el tiempo se puede notar que no hubo

presencia de fase de latencia para ninguna de las concentraciones de FA

utilizadas ademaacutes el crecimiento de biomasa en cada caso se aprecia de manera

58

muy similar llegando los tres ensayos a la fase estacionaria el diacutea 12 de la

fermentacioacuten

Observando el graacutefico 8 se puede identificar que el mayor contenido de biomasa

fue de 108 gL obtenida el diacutea 13 para una concentracioacuten 10 gL de FA para

concentraciones de 05 gL y 15 gL de FA la concentracioacuten maacutexima de biomasa

fue 106 gL y 101 gL respectivamente Auacuten asiacute al considerar los resultados

obtenidos se puede ratificar que es indiferente la cantidad de FA necesaria para

obtener concentracioacuten de biomasa por ende se decide que el medio que mejores

resultados arrojoacute fue el que conteniacutea 05 gL FA debido a que fue la

concentracioacuten de FA que mejor resolucioacuten del alcaloide presentoacute paraacutemetro

observado mediante los cromatogramas obtenidos del anaacutelisis de HPLC (Anexos

19 20 y 21) y ademaacutes porque con dicha cantidad los costos de la materia prima

seriacutean menores Cabe resaltar que el uso de FA generoacute un aumento significativo

duplicando la produccioacuten de biomasa por lo tanto se testifica que siacute hubo

duplicacioacuten en cuanto a la concentracioacuten de biomasa en los medios que conteniacutea

FA con respecto a los medios que no conteniacutean FA se dice entonces que a su

vez se podriacutea haber generado mayor cantidad de Psilocibina en los medios que

teniacutean FA ya que dicho alcaloide se produce de manera intracelular por tal

razoacuten al aumentar la cantidad de biomasa en el medio se aumenta la cantidad de

dicho alcaloide

De igual manera se analizaron los datos estadiacutesticamente y se llegoacute a apreciar

que no existen diferencias significativas en cuanto a la produccioacuten de biomasa y la

cantidad de FA utilizada en el medio Del mismo modo al analizar la tabla de

contrastes muacuteltiple de rangos se reitera que siacute existen diferencias significativas

entre el crecimiento micelial de biomasa (concentracioacuten de biomasa) en el tiempo

cuando se trabajoacute con FA o sin eacuteste Eacutesto se puede observar en el graacutefico 9

(Anexo 4)

59

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 032

Media 05 gL FA (b) 065

Media 10 gL FA (b) 066

Media 15 gL FA (b) 069

a

b b b

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

Conc

entr

acioacute

n bi

omas

a (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 9 Crecimiento micelial para glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y tres diferentes concentraciones de FA

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute 50 gL de

glucosa como fuente de carbono y diferentes concentraciones de FA

En primer lugar se fijaron los valores de crecimiento maacuteximo de biomasa para

cada una de las concentraciones obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco con

el fin de hallar los paraacutemetros cineacuteticos mediante el modelo logiacutestico Los

crecimientos maacuteximos de biomasa obtenidos fueron los siguientes 106 gL 108

gL y 101 gL para concentraciones de 05 gL 10 gL y 15 gL de FA

respectivamente y 50 gL de glucosa

Una vez realizado el modelo logiacutestico para cada tratamiento se obtuvieron los

valores de velocidad maacutexima de crecimiento y concentracioacuten de biomasa inicial

para cada ensayo los cuales se muestran en la tabla 4

60

Tabla 4 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando 50 gL de glucosa

como fuente de carbono y diferentes concentraciones de FA

05gL 10gL 15gL

microx (diacutea-sup1) 018 microx (diacutea-sup1) 012 microx (diacutea-sup1) 012

micromax (diacutea-sup1) 045 micromax (diacutea-sup1) 035 micromax (diacutea-sup1) 044

X0 (gL) 01 X0 (gL) 017 X0 (gL) 016

R2 095 R2 082 R2 088

Seguacuten los valores arrojados por el modelo logiacutestico que se encuentran

presentados en la tabla 4 se puede decir que se presentoacute una valor de biomasa

inicial similar para los tratamientos de 1 gL y 15 gL de FA mientras que para las

fermentaciones que conteniacutean 05 gL de FA se tiene una diferencia de un 50

aproximadamente Ademaacutes se puede observar que a la concentracioacuten de 05 gL

de FA es la que mayor velocidad maacutexima de crecimiento presenta siendo esta

045 diacuteamacrsup1 a su vez dicha concentracioacuten presentaacute la microx mayor correspondiente a

018 diacutea-1 Debido a eacutesto y al criterio de mejor resolucioacuten del alcaloide observado

en los anaacutelisis de HPLC (Anexos 19 20 y 21) se concluye que el medio que

mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten para la generacioacuten de biomasa

y la produccioacuten de la Psilocibina es 05 gL de FA y 50 gL de glucosa

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos el graacutefico 10 muestra

los valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales graficados con

respecto al tiempo

61

0

02

04

06

08

1

12

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Bio

mas

a (g

L)

Tiempo (Diacutea)

X exp (05 gL) X exp (10 gL) X exp (15 gL)

X teoacuterico (05 gL) X teoacuterico (10 gL) X teoacuterico (15 gL)

Graacutefico 10 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes

concentraciones de FA y 50 gL de glucosa

Se puede decir gracias al graacutefico 10 que los valores de biomasa experimentales

se ajustaron a los valores de biomasa teoacutericos hallados mediante el modelo

logiacutestico es decir la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

cuando se usaron diferentes concentraciones de FA en el medio se ajustoacute

correctamente al modelo logiacutestico esto se reitera con los valores de R2 mostrados

anteriormente en la tabla 4

32 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE

DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

La evaluacioacuten del consumo de sustrato durante la fermentacioacuten con respecto al

tiempo es de suma importancia puesto que eacuteste es el principal componente

limitante del crecimiento presente en el medio de cultivo

62

A continuacioacuten se analizaraacuten dichos consumos para los diferentes ensayos

321 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando diferentes concentraciones de glucosa

Una vez halladas las concentraciones de sustrato para cada una de las

fermentaciones que conteniacutean glucosa en el medio se procedioacute a graficar dichos

valores con respecto al tiempo

El graacutefico 11 ilustra los datos obtenidos sobre el consumo de sustrato de las tres

fermentaciones que conteniacutean glucosa y a su vez como se comportoacute el

crecimiento de biomasa para cada ensayo durante los 14 diacuteas de fermentacioacuten

0

01

02

03

04

05

06

07

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14B

iom

asa

(gL

)

Glu

cosa

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50GL 70 GL 30gL 50gL 70gL

Graacutefico 11 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de glucosa como

fuente de carbono

Al observar el graacutefico 11 se expone que el P cubensis consumioacute mayor cantidad

de glucosa cuando esta estaba a una concentracioacuten de 70 gL correspondiendo a

63

un porcentaje de 62 mientras que para 50 gL y 30 gL fue de 23 y 30

respectivamente

Comparando el consumo de glucosa en sus diferentes concentraciones con el

crecimiento micelial del hongo se puede observar que a una concentracioacuten de

glucosa de 30 gL no soacutelo se tuvo un menor consumo de sustrato sino que

tambieacuten se generoacute un menor crecimiento de biomasa Mientras que a

concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa a pesar de presentar diferencias

en cuanto al porcentaje de sustrato consumido el crecimiento micelial es similar

(no presenta diferencias significativas) lo que indica que el hongo no requiere

tanta concentracioacuten de glucosa para su crecimiento eacutesto se puede afirmar soacutelo

para este ensayo a estas condiciones

De igual manera en el graacutefico 11 al analizar la tendencia del consumo de

sustrato las concentraciones de glucosa de 50 gL y 70 gL presentan una

disminucioacuten notoria hasta el diacutea 11 para dicho consumo Esto se debe a que en

ese diacutea inicioacute la fase estacionaria del hongo en ambas fermentaciones en donde

el P cubensis requeriacutea alimento uacutenicamente para mantenerse y producir

metabolitos secundarios Mientras que para la concentracioacuten de glucosa de 30 gL

el consumo de glucosa fue muy poco a partir del quinto diacutea de la fermentacioacuten

esto se atribuye a que la cineacutetica de crecimiento micelial del P cubensis presentoacute

una fase estacionaria temprana entre los diacuteas 8 y 11 indicando que no necesitaba

consumir casi glucosa puesto que no estaba creciendo

322 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando diferentes concentraciones de sacarosa

Los datos obtenidos sobre el consumo de sacarosa para cada una de las

concentraciones utilizadas (30 gL 50 gL y 70 gL de sacarosa) durante los 14

diacuteas de la fermentacioacuten se muestran en el graacutefico 12 a su vez se ilustran en dicho

64

graacutefico el comportamiento del crecimiento micelial para cada ensayo durante los

14 diacuteas de fermentacioacuten para efectos de anaacutelisis

0

01

02

03

04

05

06

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Sac

aro

sa (g

L)

Tiempo (diacuteas)

30gL 50gL 70gL 30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 12 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de sacarosa como

fuente de carbono

Al observar el graacutefico 12 se puede decir que el P cubensis consumioacute mayor

cantidad de sacarosa cuando eacutesta estaba a una concentracioacuten de 70 gL en el

medio presentando un porcentaje de consumo del 49 mientras que para las

concentraciones de 50 gL y 30 gL de sacarosa se tuvo un porcentaje de

consumo de 24 y 37 Esto igual que en el consumo de glucosa se puede

deber a que al tener mayor concentracioacuten de sustrato en el medio el P cubensis

genera mayor afinidad por el mismo haciendo que dicho hongo se consuma

grandes cantidades de sacarosa durante el tiempo

Igualmente se observa que aproximadamente en el noveno diacutea de la

fermentacioacuten las tres diferentes concentraciones de glucosa (30 gL 50 gL y 70

65

gL) se mantienen casi constantes en el tiempo ello gracias a que en este diacutea el

hongo se encontraba en fase estacionaria en los tres ensayos

323 Comparacioacuten entre el consumo de sustrato de P cubensis en los

cultivos sumergidos con diferentes fuentes de carbono

Con el fin de identificar cuaacutel de las dos fuentes de carbono fue consumida en

mayor proporcioacuten por parte del P cubensis se procedioacute a realizar un anaacutelisis

estadiacutestico donde comparamos las dos fuentes de carbono empleados con

respecto al consumo de sustrato obtenido (concentracioacuten de glucosa y sacarosa

en cada uno de los medios) donde se consiguioacute un P-valor de 00811 con

respecto al tipo de sustrato lo que indica que no existen diferencias en cuanto al

consumo de sustrato y el tipo del mismo es decir es indiferente cuaacutel de los dos

sustratos (glucosa o sacarosa) se utilice para que se del consumo del mismo por

parte del P cubensis Observacioacuten que se reitera en la tabla de contraste muacuteltiple

que muestra que se trabajoacute como un grupo homogeacuteneo Igualmente el graacutefico 13

muestra las medias de consumo de sustrato (concentracioacuten durante los 14 diacuteas)

obtenidas mediante el anaacutelisis estadiacutestico y reitera que no existen diferencias

significativas con respecto al tipo de sustrato utilizado para el cultivo del P

cubensis en medio sumergido (Anexo 5)

66

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 3431

Media sacarosa (a) 3678

a

a

32

34

36

38

Co

nce

ntr

acioacute

n s

ust

rato

(g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 13 Consumo de sustrato para cada una de las fuentes de carbono utilizadas

Aun asiacute al comparar los graacuteficos 11 y 12 se puede observar un mayor consumo

de glucosa que de sacarosa lo que lleva a concluir que es mejor emplear la

primera (glucosa)

324 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando glucosa y fenilalanina en el medio

Los datos obtenidos acerca del consumo de sustrato durante los 14 diacuteas de la

fermentacioacuten para cada uno de los medios que conteniacutean 50 gL de glucosa y

diferentes concentraciones de FA (05 gL 1 gL y 15 gL) se muestran en el

graacutefico 14 De igual manera se ilustran en dicho graacutefico las cineacuteticas de

crecimiento micelial para cada una de las fermentaciones que teniacutean 50 gL de

glucosa y diferentes concentraciones de FA con el fin de realizar los anaacutelisis

pertinentes

67

0

02

04

06

08

1

12

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Glu

cosa

50

gL

+ F

A (g

L)

Tiempo (diacuteas)

05gL 10gL 15gL 05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 14 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando 50 gL de glucosa como fuente de carbono y

diferentes concentraciones de FA

Analizando el graacutefico 14 se puede decir que el consumo de glucosa durante el

tiempo fue igual para las fermentaciones que conteniacutea concentraciones de 1 gL y

15 gL de FA dichos consumos corresponde a valores de 23 mientras que

para el ensayo que teniacutea una concentracioacuten de 05 gL de FA el porcentaje de

consumo fue del 18 Asimismo se presentaron diferencias significativas en

cuanto al consumo de sustrato entre los diferentes ensayos

El graacutefico 15 expone las medias del consumo de sustrato (concentracioacuten) de cada

una de las muestras y las diferencias existentes entre ellas se evidencia que la

adicioacuten de FA disminuyoacute el consumo de glucosa ademaacutes que en los ensayos se

presentaron tres grupos homogeacuteneos diferentes En el primer grupo (a) que

contiene las fermentaciones del P cubensis con una concentracioacuten de 50 gL de

glucosa y en ausencia de FA se obtuvo una media de 356 gL la cual indica un

mayor consumo de sustrato Luego el segundo grupo (c) se compone de las

concentraciones de 1 gL y 15 gL de FA presentando una media de 413 gL y

de 426 gL respectivamente y el uacuteltimo grupo (b) corresponde a una

68

concentracioacuten de 05 gL de FA el cual presenta el menor consumo de glucosa al

exponer una media 466 gL

Seguacuten lo anterior y el graacutefico 15 se dice que siacute existieron diferencias significativas

en cuanto al consumo de sustrato (concentracioacuten durante los 14 diacuteas) en los

uacuteltimos tres diacuteas cuando se trabajo con FA y sin FA y a su vez se encontraron

diferencias significativas de la concentracioacuten de sustrato en el medio cuando se

teniacutea una concentracioacuten de FA correspondiente a 05 gL con relacioacuten a las otras

dos concentraciones de FA (10 gL y 15 gL) mientras que entre estas dos

uacuteltimas concentraciones de FA (10 gL y 15 gL) no se encontraron diferencias

significativas (Anexo 6)

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 3564

Media 05 gL FA (b) 466

Media 10 gL FA (c) 4131

Media 15 gL FA (c) 426

a

b c c

0

10

20

30

40

50

60

Conc

entr

acioacute

n su

stra

to (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 15 Consumo de sustrato para cada una de las concentraciones de FA utilizadas

69

33 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE

DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

Las fuentes de proteiacutena que posee el medio de Fang-Zhong son extracto de

levadura y peptona que representan una cantidad de 10 gL para cada ensayo

eacutesta cantidad se mantuvo constante para cada fermentacioacuten

Se evaluoacute el consumo de proteiacutena por parte del P cubensis durante los 14 diacuteas

de la fermentacioacuten para cada uno de los ensayos

A continuacioacuten se analizan los resultados obtenidos para cada uno de los

tratamientos

331 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de glucosa

Una vez se calcularon las concentraciones de proteiacutena en el medio para cada

ensayo se graficaron dichos valores con respecto al tiempo

El graacutefico 16 muestra como se comportoacute el consumo de proteiacutena con respecto al

tiempo para cada una de las tres concentraciones de glucosa utilizadas y a su vez

como se comportoacute el crecimiento de biomasa para cada ensayo durante los 14

diacuteas de fermentacioacuten

70

0

01

02

03

04

05

06

07

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Pro

tein

a (g

L)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50 GL 70 GL 30 gL Biomasa 50 gL Biomasa 70 gL Biomasa

Graacutefico 16 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de glucosa como

fuente de carbono

Analizando el graacutefico 16 se puede observar que el consumo de proteiacutena se dio

casi en su totalidad El ensayo que mayor consumo de proteiacutena presentoacute fue el

que conteniacutea 30 gL de glucosa arrojando un porcentaje de consumo del 98

mientras que las fermentaciones realizadas a concentraciones de 50 gL y 70 gL

de glucosa presentaron un porcentaje de consumo de proteiacutena del 91 y 90

respectivamente

Al enfocarnos en la relacioacuten existente entre el consumo de proteiacutena y el

crecimiento micelial del P cubensis se puede notar gracias al graacutefico 16 que la

relacioacuten es directamente proporcional debido a que el consumo de proteiacutena fue

permanente mientras el hongo se encontraba en fase exponencial es decir el P

cubensis necesitaba de la proteiacutena para aumentar su crecimiento mientras que en

el momento en que el microorganismo comenzoacute su fase estacionaria la

concentracioacuten de proteiacutena en el medio se mantuvo constante esto uacuteltimo soacutelo es

vaacutelido para concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa puesto que ambas

llegaron a la fase estacionaria

71

332 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de sacarosa

Una vez obtenidos los valores de consumo de proteiacutena para cada concentracioacuten

de sacarosa utilizada se precedioacute a graficarlos con respecto al tiempo dichos

datos se encuentran en el graacutefico 17 De igual manera en este graacutefico se

representa la cineacutetica de crecimiento de biomasa para el P cubensis de acuerdo a

las distintas concentraciones de sacarosa utilizadas

0

01

02

03

04

05

06

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Prot

eiacutena

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50 GL 70 GL 30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 17 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de sacarosa como

fuente de carbono

El graacutefico 17 ilustra el consumo casi en su totalidad de la proteiacutena para cada uno

de los tratamientos El ensayo que mayor consumo de proteiacutena presentoacute fue el

que conteniacutea 30 gL de sacarosa exponiendo un porcentaje de consumo del 89

mientras que las concentraciones de 50 gL y 70 gL de sacarosa arrojaron

porcentajes de consumo del 86 y 57 respectivamente

Ahora bien al analizar el crecimiento del P cubensis con respecto al consumo de

proteiacutena se evidencia claramente que el consumo disminuyoacute permanentemente

72

en el tiempo mientras el hongo se encontraban en estado exponencial indicando

el intereacutes del P cubensis por la proteiacutena siendo eacutesta utilizada por el mismo para

aumentar su tamantildeo y biomasa

Durante los diacuteas 4 y 10 las fermentaciones que conteniacutean concentraciones de 30

gL y 70 gL de sacarosa presentaron un alto consumo de proteiacutena a pesar de

que el P cubensis se encontraba en estos dos ensayos en fase estacionaria fase

en la cual no se requiere consumir grandes cantidades de sustrato puesto que el

hongo soacutelo necesitaba alimentarse para mantenerse o para producir productos no

ligados al crecimiento maacutes no para cambiar la cantidad de biomasa presente en el

medio Asimismo la concentracioacuten de 50 gL de sacarosa tambieacuten presentoacute un

alto consumo de proteiacutena durante los diacuteas 4 y 8 en donde se creiacutea estar en una

fase estacionaria temprana lo dicho anteriormente reitera una vez maacutes la afinidad

que el P cubensis presentoacute con respecto a las fuentes de proteiacutena usadas

333 Comparacioacuten entre el consumo de proteiacutena de P cubensis en los

cultivos sumergidos con diferentes fuentes de carbono

Con el fin de conocer cuaacutel de los dos tipos de sustrato empleado fue mayormente

consumido se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico

En el graacutefico 18 se ilustran las medias de consumo de proteiacutena (concentracioacuten)

arrojadas mediante el anaacutelisis estadiacutestico sobre el consumo de proteiacutena cuando se

utilizoacute glucosa o sacarosa en el medio y se evidencia que existen diferencias

significativas en cuanto a la concentracioacuten de proteiacutena en el tiempo en el medio

cuando se realizoacute el experimento con glucosa y cuando se utilizoacute sacarosa

arrojando asiacute dos grupos homogeacuteneos el primero (a) presenta una media de 465

gL mientras que el grupo dos (b) arroja un valor de media de 609 gL indicando

un menor consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en el medio sumergido

73

de Fang-Zhong cuando se utilizoacute sacarosa como principal fuente de carbono

(Anexo 7)

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 465

Media sacarosa (b) 609

a

b

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Conc

entr

acioacute

n pr

oteiacute

na (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 18 Consumo de proteiacutena para cada una de las fuentes de carbono utilizadas

334 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

glucosa y FA en el medio

Una vez se obtuvo la concentracioacuten de proteiacutena en el medio para cada

concentracioacuten de FA utilizada se precedioacute a graficar dichos valores con respecto

al tiempo los cuales se ilustran en el graacutefico 19 ademaacutes se muestran en dicho

graacutefico las cineacuteticas de crecimiento de biomasa para cada ensayo

74

0

02

04

06

08

1

12

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Pro

teiacuten

a (g

L)

Tiempo (diacuteas)

05 gL 1 gL 15 gL 05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 19 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando 50 gL de glucosa como fuente de carbono y

diferentes concentraciones de FA

De igual forma que para la fermentacioacuten que teniacutea 50 gL de glucosa en el medio

realizada anteriormente para dichos ensayos el consumo de proteiacutena fue

permanente y se dio casi en su totalidad El ensayo que mayor consumo de

proteiacutena presentoacute fue el que conteniacutea 05 gL de FA arrojando un porcentaje de

consumo del 86 aun asiacute el porcentaje de consumo arrojado por la fermentacioacuten

de 1 gL de FA fue del 84 indicando que no existen diferencias con respecto al

consumo de proteiacutena entre dichas cantidades de FA utilizadas Mientras que el

porcentaje de consumo para 15 gL de FA fue inferior presentando un valor del

72 De acuerdo a los resultados mencionados anteriormente se puede decir que

a mayor concentracioacuten de FA en el medio se presenta menor consumo de

proteiacutena por parte del P cubensis esto se puede afirmar uacutenicamente para los

resultados obtenidos durante esta investigacioacuten a ciertas condiciones

Analizando ahora la relacioacuten entre el consumo de proteiacutena y el crecimiento

micelial se puede ver que al igual que para los ensayos con glucosa a 50 gL se

75

tiene un consumo permanente mientras se estaacute en fase exponencial y una vez se

llega a la fase estacionario alrededor del diacutea 12 la concentracioacuten de proteiacutena en

el medio se estabilizoacute

A la hora de indagar los datos estadiacutesticamente se puede observar que no existen

diferencias significativas sobre el consumo de proteiacutena (concentracioacuten) en el

tiempo con respecto al tipo de sustrato pero al comparar los resultados con los

ensayos donde se antildeadioacute FA al medio se encontroacute que siacute existen diferencias

significativas Se crearon dos grupos homogeacuteneos el primero cuenta con glucosa

y sacarosa presentando medias (cantidad de proteiacutena en el medio) de 468 gL y

473 gL respectivamente mientras que el ensayo con FA se encuentra en otro

grupo en donde su consumo de proteiacutena fue menor presentando una media

(cantidad de proteiacutena en el medio) de 614 gL (Anexo 8)

Tratamientos con y sin FA

Media glucosa (a) 468

Media sacarosa Proteiacutena (a) 473

Media fenilalanina (b) 614

a a

b

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Co

nce

ntr

acioacute

n p

rote

iacutena

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 20 Consumo de proteiacutena para los ensayos con y sin FA

76

34 ESTUDIO CUALITATIVO DE LA PRESENCIA DEL ALCALOIDE

Posterior a las fermentaciones de glucosa sacarosa y glucosa 50 gL con FA y

los respectivos anaacutelisis se realizoacute un uacuteltimo anaacutelisis que a la vez fue el de mayor

relevancia a la hora de determinar cuaacutel de los medios fue el que mejores

resultados arrojoacute En primera instancia se utilizoacute el reactivo de Dragendorff como

indicador de alcaloide para analizar las muestras de los diacuteas 12 13 y 14 con el fin

de esclarecer la presencia de alcaloides (Anexo 17)

Una vez detectada la presencia de alcaloides gracias a la coloracioacuten naranja

presentada en las muestras se procedioacute a realizar la teacutecnica de HPLC con el fin

de hallar un porcentaje del compuesto de intereacutes basado en las aacutereas obtenidas

de los cromatogramas (asumiendo un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72

minutos)

341 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el

medio no conteniacutea FA

A la hora de analizar y confirmar cuaacutel fue el mejor ensayo de los experimentos

realizados se tuvo como criterio base determinar la fuente de carbono y su

respectiva concentracioacuten que mejor presencia del compuesto de intereacutes arrojoacute

supuesto a un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

Inicialmente al obtener los anaacutelisis estadiacutesticos se deduce que no existieron

diferencias significativas entre el aacuterea del pico de intereacutes con respecto a todos los

picos arrojados por el cromatograma y los factores estudiados (tipo de sustrato

diacutea de fermentacioacuten y concentracioacuten) puesto que se obtuvieron valores de P-valor

77

de 03310 09580 y 08336 respectivamente es decir no importa queacute tipo de

sustrato se utilice la produccioacuten de alcaloide no tendraacute variaciones (Anexo 9)

Al analizar el graacutefico 21 se puede observar que las medias de las aacutereas halladas

para los diferentes ensayos con glucosa y sacarosa no presentaron diferencias

significativas es decir pertenecen al mismo grupo homogeacuteneo (a) lo que ratifica

lo dicho anteriormente

Tratamiento de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 235916

Media sacarosa (a) 337147

a

a

0

7000

14000

21000

28000

35000

42000

Aacutere

a de

Com

pues

to

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 21 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para las dos fuentes de carbono

Por tal razoacuten fue necesario hacer un anaacutelisis cualitativo de los cromatogramas

obtenidos mediante HPLC el cual se basoacute en la forma del pico arrojado por la

teacutecnica La figura 6 ilustra dicho anaacutelisis

78

Buena resolucioacuten de pico Mala resolucioacuten de pico

(a) (b)

Figura 6 Cromatogramas de dos diferentes fermentaciones de P cubensis que ilustran el criterio de escogencia del mejor ensayo realizado (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

Primero fue necesario observar el tamantildeo del pico y posterior a eacutesto determinar

su resolucioacuten La figura 6 ilustra dos ejemplos el de 50 gL de glucosa el diacutea 13 y

50 gL de sacarosa el diacutea 14 mientras el primero muestra un pico grande y

definido la segunda fermentacioacuten ilustra un pico grande pero poco definido

indicando que en este caso no se resolvioacute correctamente el alcaloide es decir no

se logroacute una buena separacioacuten De esta manera se analizaron los diferentes

cromatogramas para los diacuteas 12 (Anexo 19) 13 (Anexo 20) y 14 (Anexo 21) de

cada fermentacioacuten arrojando diferencias entre los ensayos y llevando a la

conclusioacuten de que la fermentacioacuten que mejores resultados arrojoacute fue la que

conteniacutea 50 gL de glucosa

79

342 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el

medio conteniacutea FA

Despueacutes de realizada la fermentacioacuten con glucosa 50 gL y concentraciones de

FA de 05 gL 10 gL y 15 gL se procedioacute de igual manera que en el estudio sin

FA a evaluar cuaacutel de estas tres concentraciones de FA exhibioacute mejor resolucioacuten

del alcaloide

Inicialmente se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico el cual arrojoacute que no existen

diferencias significativas con respecto al aacuterea de pico que en este caso debido al

supuesto representa la Psilocibina y los diacuteas 12 13 y 14 de la fermentacioacuten

Mediante el graacutefico 22 se puede decir que en los uacuteltimos tres diacuteas de las

fermentaciones que conteniacutean FA en el medio no existen diferencias significativas

con respecto al alcaloide de intereacutes obtenido es decir en los tres se produjo el

alcaloide (Anexo 10)

Tratamientos de los uacuteltimos tres diacuteas de fermentacioacuten usando FA

Media diacutea 12 (a) 411758

Media diacutea 13 (a) 413401

Media diacutea 14 (a) 44860

a a a

0

10000

20000

30000

40000

50000

Aacutere

a Co

mpu

esto

Letras diferentes denotan diferencias significativas

Graacutefico 22 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos en los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten

con FA y glucosa

80

Igual que en numeral anterior fue necesario realizar anaacutelisis cualitativo para los

cromatogramas por ende se requirioacute observar el tamantildeo del pico y posterior a

eacutesto determinar su resolucioacuten

Buena resolucioacuten de pico Mala resolucioacuten de pico

(a) (b)

Figura 7 Cromatogramas de dos diferentes fermentaciones de P cubensis que ilustran el criterio de escogencia del mejor ensayo realizado (a) 05 gL

FA (b) 15 gL FA

La figura 7 ejemplifica el anaacutelisis realizado para la seleccioacuten del mejor ensayo

ejecutado Se tienen dos cromatogramas el de 05 gL de FA en el diacutea 13 y el de

15 gL de FA para el mismo diacutea

A todos los cromatogramas obtenidos para los diacuteas 12 (Anexo 19) 13 (Anexo 20)

y 14 (Anexo 21) se realizoacute el mismo anaacutelisis y se concluyoacute que la concentracioacuten

maacutes apropiada para la obtencioacuten de la los compuestos producidos por P cubensis

fue de 05 gL de FA debido a que eacuteste generariacutea una disminucioacuten en los costos

81

35 ESTUDIO PORCENTUAL (AacuteREA) DEL ALCALOIDE REALIZADO PARA

LOS DIFERENTES ENSAYOS

Se calculoacute el porcentaje de aacuterea correspondiente al pico que identificoacute que se

asumioacute como el correspondiente a la Psilocibina gracias a la suposicioacuten realizada

del tiempo de retencioacuten

A continuacioacuten se presentan los valores obtenidos y sus respectivos anaacutelisis para

cada tratamiento

351 Porcentaje de la Psilocibina (suposicioacuten) cuando el medio no conteniacutea

FA

Debido a que no se contaba con un estaacutendar de Psilocibina los resultados

mostrados en la tabla 5 se obtuvieron realizando un porcentaje con respecto a las

aacutereas bajo la curva arrojadas mediante el anaacutelisis de cromatografiacutea de alta

eficiencia (Anexos 19 20 y 21) En dichos anexos se encuentran resaltadas en

negrilla aquellas aeacutereas utilizadas

Tabla 5 Porcentaje de aacuterea hallado mediante HPLC para los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten con concentraciones de 30 gL 50 gL y 70 gL de glucosa

y sacarosa con un tiempo de retencioacuten de 62 y 72 minutos

Diacutea Glucosa

(gL)

Aacuterea

(compuesto

Tr= 62-72)

Sacarosa

(gL)

Aacuterea

(compuesto

Tr= 62-72)

12 30 60650 30 3664

12 50 7396 50 5857

12 70 4816 70 3415

13 30 702 30 2876

13 50 6815 50 4113

13 70 6733 70 5583

14 30 4824 30 2756

14 50 4821 50 2792

14 70 017 70 1429

82

A la hora de analizar los datos de la tabla 5 se puede observar que el mayor

porcentaje de aacuterea se obtuvo cuando se trabajoacute con glucosa como fuente de

carbono y concretamente a una concentracioacuten de 50 gL

Analizando los datos estadiacutesticamente no se obtuvieron diferencias significativas

en cuanto a la produccioacuten del compuesto (aacuterea) con respecto al tipo de sustrato

utilizado durante las fermentaciones es decir es indiferente si se utiliza glucosa o

sacarosa en el cultivo de P cubensis en medio sumergido de Fang-Zhong

El graacutefico 23 ilustra las medias (aacuterea) obtenidas para la produccioacuten de alcaloide en

las dos diferentes fuentes de carbono es decir glucosa y sacarosa exponiendo

un uacutenico grupo homogeacuteneo con medias (produccioacuten de alcaloide) de aacutereas de

219635 y 234391 para glucosa y sacarosa respectivamente (Anexo 11)

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 219635

Media sacarosa (a) 234391

a

a

2000

2100

2200

2300

2400

Aacuterea

Com

pues

to

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 23 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para cada una de las fuentes de carbono

utilizadas

Aun asiacute estudiando los graacuteficos de HPLC con el criterio mencionado

anteriormente es decir observando el tamantildeo del pico y su resolucioacuten del mismo

83

se observoacute claramente que la presencia del alcaloide (tiempo de retencioacuten

supuesto entre 62 y 72 minutos) fue mejor cuando se trabajoacute con glucosa a una

concentracioacuten de 50 gL debido que presenta el mejor pico

352 Porcentaje de aacuterea de compuestos presentes en P cubensis cuando

el medio conteniacutea FA

Con el fin de observar si la adicioacuten de FA al medio si arrojoacute mejores resultados en

cuanto a la produccioacuten del compuesto presente entre un rango de 62 y 72

minutos como tiempo de retencioacuten se procedioacute a calcular el porcentaje del aacuterea

de intereacutes de acuerdo a las aacutereas arrojadas para cada ensayo por medio del

anaacutelisis de HPLC Los datos obtenidos se ilustran a continuacioacuten en la tabla 6

Tabla 6 Porcentaje hallado mediante HPLC para los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten con concentraciones de 05 gL 10 gL y 15 gL de FA y 50 gL

de glucosa con un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

Diacutea

Glucosa

50 gL +

FA

Aacuterea

(compuesto

Tr=62-72)

12 0 4315

12 05 2931

12 1 6236

12 15 847

13 0 3257

13 05 7549

13 1 4790

13 15 2721

14 0 4822

14 05 3863

14 1 5801

14 15 2102

84

Al detallar la tabla 6 puede observarse que el ensayo que mayor porcentaje de

aacuterea arrojoacute fue el que conteniacutea 05 gL de FA arrojando su maacuteximo porcentaje

correspondiente a 755 el diacutea 13 Aun asiacute las diferencias existentes entre ellos

no fueron significativas

Ahora bien al analizarlos estadiacutesticamente se encontroacute que la produccioacuten del

alcaloide en presencia de FA presentoacute la misma tendencia que los ensayos

analizados anteriormente sin eacutesta pero gracias a que este aminoaacutecido duplico la

cantidad de biomasa y debido a que el compuesto de intereacutes se produce

intracelularmente se afirma que el uso de FA aumentoacute la generacioacuten del

compuesto evaluado (Anexo 12)

El graacutefico 24 presenta las diferentes medias en cuanto al porcentaje de aacuterea del

compuesto presente entre 62 y 72 minutos para los diferentes tratamientos de

glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y sus concentraciones respectivas de FA

Claramente se ve que soacutelo existe un grupo homogeacuteneo lo que reafirma que no

existen diferencias significativas de la produccioacuten con respecto a las

concentraciones de FA

85

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 3122

Media 05 gL FA (a) 2391

Media 10 gL FA (a) 2823

Media 15 gL FA (a) 2113

a

aa

a

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Aacutere

a Co

mpu

esto

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 24 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para cada una de las concentraciones de

FA utilizadas

Debido a que no se encontraron diferencias significativas en cuanto al porcentaje

de aacuterea obtenido mediante los cromatogramas se concluye que el mejor medio es

el que tiene como fuente de carbono glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y una

adicioacuten de 05 gL de FA puesto que genera una disminucioacuten en costos

86

CONCLUSIONES

No existen diferencias significativas en el crecimiento micelial de P

cubensis en medio sumergido Fang-Zhong cuando se trabaja con fuentes

de carbono glucosa y sacarosa sin embargo se decide trabajar con 50 gL

de glucosa puesto que eacuteste tiene una buena presencia de alcaloide y a su

vez una mejor produccioacuten de biomasa

La concentracioacuten de glucosa utilizada para el crecimiento de P cubensis

influye en el crecimiento micelial obteniendo concentraciones de biomasa

de 062 gL 055 gL y 048 gL para concentraciones de sustrato de 70 50

y 30 gL de glucosa siendo las dos primeras significativamente diferentes

con respecto a la de 30 gL

La concentracioacuten de sacarosa utilizada para el crecimiento de P cubensis

influye en el crecimiento micelial obteniendo concentraciones de biomasa

de 057 gL 045 gL y 026 gL para concentraciones de sustrato de 70 50

y 30 gL de sacarosa siendo significativamente diferentes entre ellas

La resolucioacuten de los picos obtenidos por RP-HPLC del extracto de P

cubensis fue mayor para las fermentaciones realizadas con una

concentracioacuten de 50 gL de glucosa lo que conllevoacute a utilizarlo al realizar

los ensayos que conteniacutean en el medio FA

La concentracioacuten de biomasa de P cubensis obtenida en cultivo sumergido

en medio Fang-Zhong con glucosa se duplicoacute con la adicioacuten de FA No

obstante no existen diferencias significativas entre las concentraciones de

FA utilizadas

87

El consumo de proteiacutena presentada por P cubensis en medio Fang-Zhong

fue casi del 100 mientras que el consumo de sustrato para el mismo

medio estuvo alrededor del 40

El consumo de sustrato durante el transcurso de las fermentaciones que no

conteniacutean FA en el medio no presentoacute diferencias significativas con

respecto a las dos fuentes de carbono utilizadas Mientras que en aquellas

fermentaciones donde se agregoacute FA al medio siacute existieron diferencias

significativas entre las fermentaciones de 15 y 1 gL de FA con respecto a

los ensayos realizados con 05 gL FA Sin embargo el P cubensis

consumioacute mayor cantidad de sustrato cuando el medio no conteniacutea FA

Se evidencioacute que el P cubensis consumioacute mayor cantidad de proteiacutena

cuando el sustrato utilizado en el medio fue glucosa y a su vez se detecto

que la adicioacuten de FA al medio tuvo como efecto la disminucioacuten en el

consumo de sustrato por parte del microorganismo

El consumo de sustrato y de proteiacutena tuvo un comportamiento similar

puesto que fue consumido permanentemente durante la fase exponencial

para cada uno de los tratamientos realizados es decir las concentraciones

de 30 gL 50 gL y 70 gL de glucosa y sacarosa como fuente de carbono y

de 05 gL 1 gL y 15 gL de FA teniendo como fuente de carbono glucosa

a una concentracioacuten de 50 gL mientras que en la fase estacionaria su

consumo se disminuyoacute permaneciendo casi constante

Despueacutes de realizados los estudios en cuanto a la produccioacuten del

compuesto presente entre 62 y 72 minutos para cada uno de los ensayos

no se evidenciaron diferencias significativas entre las dos fuentes de

carbono utilizadas (glucosa y sacarosa)

88

La adicioacuten del precursor llamado Fenilalanina (FA) al medio sumergido

Fang-Zhong para llevar a cabo el cultivo del P cubensis tuvo influencia en

cuanto a la produccioacuten de compuesto presente entre tiempo de retencioacuten de

62 y 72 minutos debido a que eacuteste duplicoacute la concentracioacuten de biomasa

en el medio se dice entonces que la produccioacuten aumentoacute al ser eacuteste de

produccioacuten intracelular

La resolucioacuten del compuesto presente entre el tiempo de retencioacuten de 62 a

72 minutos se obtuvo mejor en el ensayo que conteniacutea 05 gL de FA y al

saber que no existieron diferencias significativas en la produccioacuten en cuanto

al porcentaje de aacutereas obtenido con respecto a las demaacutes concentraciones

de FA se afirma que eacuteste es el medio que mejores resultados arrojoacute para

el crecimiento de P cubensis y la produccioacuten de Psilocibina

89

RECOMENDACIONES

Se sugiere observar el efecto que tiene la variacioacuten de las revoluciones a

las cuales se realizaron las fermentaciones para ver como variacutea el

crecimiento del P cubensis en medio sumergido Fang-Zhong con respecto

a dicho factor

Debido a que soacutelo se realizaron anaacutelisis sobre el crecimiento del P

cubensis en medio sumergido haciendo uso de dos sustratos diferentes

(glucosa y sacarosa) seriacutea recomendable realizar el mismo anaacutelisis para

otro tipo de sustrato como por ejemplo melaza por su bajo costo

Del mismo modo seriacutea apropiado realizar el estudio con otro tipo de

precursor y en otras concentraciones para ver la incidencia de eacuteste en el

comportamiento del hongo

Se recomienda realizar un escalamiento de dicho proceso en un biorreactor

con el fin de evaluar a mayor escala el crecimiento del P cubensis y la

produccioacuten del alcaloide

Debido a que la proteiacutena se comportoacute como el principal nutriente se sugiere

para una proacutexima investigacioacuten evaluar diferentes concentraciones de

proteiacutena en el medio

90

ANEXOS

Anexo 1 Anaacutelisis de varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa

Tabla 7 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa)

Tabla 8 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa)

91

Anexo 2 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con sacarosa

Tabla 9 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (sacarosa)

Tabla 10 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (sacarosa)

92

Anexo 3 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa y sacarosa

Tabla 11 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa y

sacarosa)

Tabla 12 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa y

sacarosa)

93

Anexo 4 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa 50 gL y FA

Tabla 13 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa 50 gL y

FA)

Tabla 14 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa

50 gL y FA)

94

Anexo 5 Anaacutelisis de varianza (ANOVA) para el consumo de sustrato en las

fermentaciones sin FA

Tabla 15 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Sustrato sin FA

Tabla 16 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Sustrato sin FA

95

Anexo 6 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de sustrato en las

fermentaciones con FA

Tabla 17 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Sustrato con FA

Tabla 18 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Sustrato con FA

96

Anexo 7 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de proteiacutena en las

fermentaciones sin FA

Tabla 19 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Proteiacutena sin FA

Tabla 20 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Proteiacutena sin FA

97

Anexo 8 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de proteiacutena en las

fermentaciones con FA

Tabla 21Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Proteiacutena con FA

Tabla 22 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Proteiacutena con FA

98

Anexo 9 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la produccioacuten de Psilocibina en

las fermentaciones sin FA

Tabla 23 Anaacutelisis de Varianza para la produccioacuten de Psilocibina sin FA

Tabla 24 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la produccioacuten de Psilocibina

seguacuten el Sustrato sin FA

99

Anexo 10 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la produccioacuten de Psilocibina en las fermentaciones con FA

Tabla 25 Anaacutelisis de Varianza para la produccioacuten de Psilocibina con FA

Tabla 26 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la produccioacuten de Psilocibina

seguacuten el diacutea con FA

100

Anexo 11 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la cuantificacioacuten porcentual de

Psilocibina en las fermentaciones sin FA

Tabla 27 Anaacutelisis de Varianza para la cuantificacioacuten de Psilocibina sin FA

Tabla 28 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la cuantificacioacuten de Psilocibina

seguacuten el tipo de sustrato sin FA

101

Anexo 12 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la cuantificacioacuten porcentual de

Psilocibina en las fermentaciones con FA

Tabla 29 Anaacutelisis de Varianza para la cuantificacioacuten de Psilocibina con FA

Tabla 30 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la cuantificacioacuten de Psilocibina

seguacuten la concentracioacuten con FA

102

Anexo 13 Determinacioacuten de consumo de azuacutecares por el meacutetodo de DNS

(Aacutecido Dinitrosaliciacutelico)

a DNS para glucosa

Pasos para preparar DNS

Disolver 16 gr de NaOH en agua destilada

Adicionar 30 gr de tartrato de Na y K

Aforar a 100 ml con agua destilada

Almacenar en frascos aacutembar a 4degC

Se debe mantener un stock de glucosa 4mgml y almacenarlo a 4degC A partir

de la solucioacuten de glucosa se preparan las soluciones para hacer la curva

patroacuten con las siguientes concentraciones (gL) 025 050 100 200 y 400

Procedimiento

Tomar 05 ml de cada dilucioacuten y agregar 05 ml de reactivo DNS

Preparar una muestra blanco por dilucioacuten de 05 ml de agua destilada a 05

ml de reactivo de DNS

Agitar todas las muestras

Colocar a ebullir las muestras en bantildeo mariacutea por cinco minutos

Enfriar con hielo

Adicionar 5 ml de agua destilada

Agitar y dejar en reposo 15 minutos

Leer en espectrofotoacutemetro a 540 nm

Realizar la curva Absorbancia Vs Concentracioacuten Debe tener un coeficiente

de correlacioacuten de 0991 a 0999

b DNS para sacarosa

Pasos para preparar DNS sacarosa

Preparacioacuten de la solucioacuten Standard stock de sacarosa (30 gL) tomar 30

gr de sacarosa anhiacutedrida grado reactivo con exactitud hasta la deacutecima de

mg disolver ajustar a aforo de 100 ml con agua desionizada empacar en

viales y almacenar en congelador

Preparacioacuten DNS pesar 16 gr de hidroacutexido de sodio grado reactivo 30 gr

de tartrato de sodio y potasio y disolverlos juntos con 50 ml de agua

103

desionizada aparte pesar 10 gr del DNS disolver con 30 ml de agua

desionizada agregar lentamente y con agitacioacuten la solucioacuten del DNS a la

solucioacuten de tartrato y NaOH anteriormente preparadas ajustar a 100 ml

filtrar envasar en frasco aacutembar y rotular con fecha de vencimiento incluida

(3 meses maacuteximo) mantener a la temperatura del laboratorio

Preparacioacuten del reactivo NaOH 10 N (500 ml) pesar con exactitud hasta

la deacutecima de mg 20 gr de NaOH grado reactivo por cada 500 ml de

solucioacuten disolver primero con 300 ml de agua desionizada y luego aforar a

500 ml envasar y rotular correctamente y mantener a la temperatura del

laboratorio

Preparacioacuten de HCL 10 (100 ml) tomar 27 ml de aacutecido clorhiacutedrico al

37 grado reactivo y aforar hasta 100 ml con agua desionizada envasar

rotular correctamente de acuerdo a la norma del laboratorio y almacenar a

la temperatura del laboratorio

Se debe mantener un stock de glucosa 30 gL y almacenarlo a 4degC A partir

de la solucioacuten de glucosa se preparan las soluciones para hacer la curva

patroacuten con las siguientes concentraciones (gL) 3 6 12 18 24 y 30

Procedimiento

Preparar en cada tubo (las soluciones de la curva patroacuten de sacarosa las

muestras problemas diluidas si es necesario y como blanco agua

desionizada) 100microl de solucioacuten

Adicionar 200 microl de HCL 10 a cada tubo y agitar todos los tubos en vortex

Llevar a ebullicioacuten por 10 minutos en bantildeo mariacutea precalentado a 95degC

Enfriar hasta temperatura ambiente raacutepidamente

Adicionar a cada tubo 1 ml de NaOH 10 N y agitar los tubos en vortex

Aparte tomar 05 ml de cada tubo en otros tubos rotulados y agregar 05 ml

del DNS

Agitar todas las muestras en vortex

Llevar a ebullicioacuten por 5 minutos en bantildeo mariacutea precalentado a 96degC

Enfriar hasta temperatura ambiente raacutepidamente

Adicionar 5 ml de H2O desionizada agitar en vortex y dejar reposar por 15

minutos

Leer en espectrofotoacutemetro a 540 nm

Realizar la curva Absorbancia Vs Concentracioacuten Debe tener un coeficiente

de correlacioacuten de 0991 a 0999

104

Anexo 14 Cineacutetica de Consumo de Sustrato

La cineacutetica de consumo de sustrato se realizoacute por el meacutetodo de Aacutecido

Dinitrosaliciacutelico (DNS) Los rangos de concentracioacuten y absorbancia para cada caso

se citan a continuacioacuten

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 02 a 12 gL

Absorbancia de 01234 a 06612

Ecuacioacuten Y = 19174x -00517 R2 = 09923

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron sacarosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 3 a 30 gL

Absorbancia de 00822 a 11112

Ecuacioacuten Y = 25983x + 04857 R2 = 09978

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa 50 gL como sustrato y FA

Concentracioacuten de 02 a 12 gL

Absorbancia de 0097 a 063

Ecuacioacuten Y = 18785x + 00019 R2 = 09986

105

Anexo 15 Determinacioacuten de consumo de proteiacutenas por el meacutetodo de LOWRY

Pasos para la preparacioacuten de LOWRY

Para obtener la curva estaacutendar de Albuacutemina se preparan 5 soluciones

patrones de Albuacutemina en NaCL al 09 (PV) de las siguientes

concentraciones 152 80 200 300 400 Pgml Si la concentracioacuten de

Proteiacutena total es menor de 500 Pgml se lee la absorbancia a 750 nm si

estaacute entre 1000 y 2000 Pgml se lee a 550nm

Se prepara un blanco que no lleva Albuacutemina y en su reemplazo se adiciona

0-5 ml de solucioacuten salina (NaCL) al 09 (PV) Se aplica el mismo

procedimiento que a las demaacutes muestras

Procedimiento

Servir en tubos de ensayo 05 ml de las soluciones patroacuten de Albuacutemina las

muestras problema y NaCL al 09 como blanco Deben estar marcados

para conservar el orden de concentraciones para la curva

Adicionar a cada tubo 05 ml de NaOH 2N y llevar al bantildeo Mariacutea

precalentado a 100degC por un tiempo de 10 minutos

Dejar enfriar hasta que alcance la Temperatura Ambiente

Agregar a cada tubo 5 ml de la solucioacuten complejante mezclar y dejar

reposar por 10 minutos

Adicionar 05 ml del reactivo de Folin-Ciocalteu 11 vortexiar durante 20

segundos

Reposar en un cuarto oscuro durante 30 minutos

Leer la absorbancia a 750 nm y con las soluciones patroacuten construir la

graacutefica Absorbancia Vs Concentracioacuten de Albuacutemina Seacuterica de Bovina

(BSA) con eacutesta se puede determinar la concentracioacuten de las muestras

problema interpolando el valor de la Absorbancia La curva estaacutendar debe

tener un coeficiente de correlacioacuten de 0991 a 0999

106

Anexo 16 Cineacutetica consumo de Proteiacutena

La cineacutetica de consumo de proteiacutena se realizoacute por el meacutetodo LOWRY Los rangos

de concentracioacuten y absorbancia para cada caso se citan a continuacioacuten

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00094 a 05382

Ecuacioacuten Y = 07427x ndash 00021 R2 = 09955

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron sacarosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00374 a 06178

Ecuacioacuten Y = 06567x ndash 00166 R2 = 09968

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa 50 gL como sustrato y FA

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00708 a 04647

Ecuacioacuten Y = 09814x ndash 00581 R2 = 09992

107

Anexo 17 Prueba de reactivo de Dragendorff

Preparacioacuten de reactivo de Dragendorff para alcaloides

Reactivo de Dragendorff se prepara mezclando 8 gr de nitrato de bismuto

pentahidratado en 20 ml de aacutecido niacutetrico al 30 con una solucioacuten de 272 g de

yoduro de potasio en 50 ml de agua Se deja en reposo por 24 horas se decanta y

se afora a 100 ml La presencia de alcaloides se detecta por la formacioacuten de un

precipitado naranja rojizo cuando se le adiciona esta reactivo a una solucioacuten aacutecida

de alcaloides De los precipitados lavados se puede recuperar los alcaloides con

una solucioacuten saturada de carbonato de sodio (Mercano y Hasegawa 1991)

La figura mostrada a continuacioacuten refleja la presencia del alcaloide debido a la

coloracioacuten amarillo-rojiza que eacutesta sufrioacute

Figura 8 Muestra de biomasa una vez analizada mediante el reactivo de Dragendorff

108

Anexo 18 Barrido Espectral para el Psilocybe cubensis

La metodologiacutea mencionada a continuacioacuten estaacute basada en artiacuteculo base

(Tsujikawa et al 2003)

El Sistema de HPLC consiste en un Shimadzu LC-10ordf Series Cromatografiacutea

Liacutequida equipada con un diodo SPD-M10A detector de red fija en 220nm La

separacioacuten cromatograacutefica ser realizoacute con una columna simeacutetrica C18 (21 mm a

150 mm 5mm Waters Assoc Milford EEUU

La fase moacutevil utilizada fue de 10 mm de formato de amonio-aacutecido foacutermico (955

VV) a un pH de 35 y bombeado a un caudal de 02 mlminuto

El perfil cromatograacutefico obtenido durante la investigacioacuten de Tsujikawa et al

(2003) se muestra en le figura 6 que aparece a continuacioacuten

Figura 9 Perfil cromatograacutefico (Tsujikawa et al 2003)

109

Anexo 19 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 12 de fermentacioacuten

Tabla 31 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 30gL glucosa y

30gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 2957 3837

Glucosa 30 6838 474753

Glucosa 30 9144 47256

Glucosa 30 9489 16822

Glucosa 30 10124 224349

Sacarosa 30 6538 143772

Sacarosa 30 7234 269458

Sacarosa 30 9721 33646

Sacarosa 30 11845 24384

(a) (b)

Graacutefico 25 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

110

Tabla 32 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 0524 319

Glucosa 50 6298 5991

Glucosa 50 7172 237042

Glucosa 50 9144 16387

Glucosa 50 10009 6077

Sacarosa 50 169 24011

Sacarosa 50 3105 28573

Sacarosa 50 6916 112166

Sacarosa 50 9136 4057

Sacarosa 50 9933 8821

Sacarosa 50 10398 13872

(a) (b)

Graacutefico 26 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

111

Tabla 33 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 7217 168598

Glucosa 70 9145 9977

Glucosa 70 997 80558

Sacarosa 70 6803 287387

Sacarosa 70 7517 131049

Sacarosa 70 7775 4434

Sacarosa 70 7871 77109

Sacarosa 70 823 96239

Sacarosa 70 9039 5114

Sacarosa 70 9778 25394

(a) (b)

Graacutefico 27 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

112

Tabla 34 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL y glucosa

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 0818 4722

Glucosa 50 05 2423 52579

Glucosa 50 05 3502 88765

Glucosa 50 05 6137 16009

Glucosa 50 05 6722 275258

Glucosa 50 05 733 226399

Glucosa 50 05 8339 65139

Glucosa 50 05 9101 36797

Glucosa 50 05 9815 130883

Glucosa 50 1 1105 743

Glucosa 50 1 2746 2701

Glucosa 50 1 4304 80304

Glucosa 50 1 6167 19649

Glucosa 50 1 6794 51753

Glucosa 50 1 8282 82997

Glucosa 50 1 9116 38659

Glucosa 50 1 9899 136953

Glucosa 50 15 1198 3313

Glucosa 50 15 2937 37875

Glucosa 50 15 4332 51079

Glucosa 50 15 614 25602

Glucosa 50 15 6737 668905

Glucosa 50 15 8209 107332

Glucosa 50 15 9602 38902

Glucosa 50 15 9752 139613

Diacutea 12

(a) (b)

(c)

Graacutefico 28 Cromatograma del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL

FA

113

Anexo 20 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 13 de fermentacioacuten

Tabla 35 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 30gL glucosa y

30gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 0225 1155

Glucosa 30 2847 699

Glucosa 30 4043 1038

Glucosa 30 6231 4994

Glucosa 30 6787 295182

Glucosa 30 7462 241146

Glucosa 30 9066 51836

Glucosa 30 10004 158746

Sacarosa 30 1734 135

Sacarosa 30 5838 1857

Sacarosa 30 6803 147867

Sacarosa 30 7305 30464

Sacarosa 30 7599 174643

Sacarosa 30 9107 8564

Sacarosa 30 9897 104278

(a) (b)

Graacutefico 29 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

114

Tabla 36 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 1408 13982

Glucosa 50 6949 331449

Glucosa 50 9012 25201

Glucosa 50 9936 27216

Sacarosa 50 1543 7293

Sacarosa 50 6813 437765

Sacarosa 50 9085 35897

Sacarosa 50 10049 184461

(a) (b)

Graacutefico 30 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

115

Tabla 37 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 70gL glucosa y

70gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 1456 3223

Glucosa 70 2985 2423

Glucosa 70 54 7586

Glucosa 70 6262 5149

Glucosa 70 7151 248331

Glucosa 70 9039 19346

Glucosa 70 9929 4906

Glucosa 70 11051 33698

Sacarosa 70 0437 342

Sacarosa 70 1428 812

Sacarosa 70 2948 2191

Sacarosa 70 5473 4854

Sacarosa 70 6286 5336

Sacarosa 70 6848 3649

Sacarosa 70 733 11383

Sacarosa 70 9073 1018

Sacarosa 70 9878 11072

Sacarosa 70 10267 18797

(a) (b)

Graacutefico 31 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 70 gL

glucosa (b) 70 gL sacarosa

116

Tabla 38 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL y glucosa

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 4067 22222

Glucosa 50 05 7379 55573

Glucosa 50 05 902 19513

Glucosa 50 05 9716 119261

Glucosa 50 05 1173 19427

Glucosa 50 1 0793 14776

Glucosa 50 1 2868 28537

Glucosa 50 1 6224 1206

Glucosa 50 1 6782 571299

Glucosa 50 1 8303 92665

Glucosa 50 1 9081 30371

Glucosa 50 1 9738 168959

Glucosa 50 1 11813 27921

Glucosa 50 15 0412 269

Glucosa 50 15 2482 14692

Glucosa 50 15 3486 91059

Glucosa 50 15 6039 6892

Glucosa 50 15 6627 216986

Glucosa 50 15 7216 260795

Glucosa 50 15 8112 65776

Glucosa 50 15 8888 19083

Glucosa 50 15 9497 37812

Glucosa 50 15 9839 65922

Glucosa 50 15 11655 7331

(a) (b)

(c)

Graacutefico 32 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL

FA

117

Anexo 21 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 14 de fermentacioacuten

Tabla 39 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 30gL glucosa y 30

gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 1054 181

Glucosa 30 2553 8939

Glucosa 30 6219 7557

Glucosa 30 6585 77083

Glucosa 30 7158 285069

Glucosa 30 8987 33875

Glucosa 30 9848 87461

Glucosa 30 10694 52151

Glucosa 30 12482 7992

Glucosa 30 12943 23064

Glucosa 30 1493 5948

Sacarosa 30 7309 7075

Sacarosa 30 9984 1680

Sacarosa 30 10442 15395

Sacarosa 30 11211 8511

Sacarosa 30 13405 3398

(a) (b)

Graacutefico 33 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

118

Tabla 40 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 2029 8318

Glucosa 50 6257 5782

Glucosa 50 6875 306684

Glucosa 50 9068 22819

Glucosa 50 9808 92492

Glucosa 50 12113 8823

Glucosa 50 12752 23988

Sacarosa 50 1036 3783

Sacarosa 50 2356 7005

Sacarosa 50 653 44831

Sacarosa 50 6657 127617

Sacarosa 50 7264 66908

Sacarosa 50 7464 255141

Sacarosa 50 9035 26172

Sacarosa 50 9458 28427

Sacarosa 50 9889 37574

Sacarosa 50 10312 140881

Sacarosa 50 12335 13391

Sacarosa 50 1292 17066

(a) (b)

Graacutefico 34 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

119

Tabla 41 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 70gL glucosa y

70gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 6257 5879

Glucosa 70 6373 145551

Glucosa 70 7015 68223

Glucosa 70 7199 9085

Glucosa 70 735 265755

Glucosa 70 9014 4642

Glucosa 70 9877 97804

Glucosa 70 107 67421

Glucosa 70 12625 26231

Glucosa 70 1305 65607

Sacarosa 70 2283 4683

Sacarosa 70 5191 93

Sacarosa 70 6304 3719

Sacarosa 70 6795 136542

Sacarosa 70 726 29869

Sacarosa 70 7515 75545

Sacarosa 70 7872 119563

Sacarosa 70 9166 1244

Sacarosa 70 9658 23096

Sacarosa 70 9871 25866

Sacarosa 70 10421 105108

Sacarosa 70 12347 11115

Sacarosa 70 12861 35503

Sacarosa 70 14272 3676

(a) (b)

Graacutefico 35 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 70 gL

glucosa (b) 70 gL sacarosa

120

Tabla 42 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 0123 173

Glucosa 50 05 0699 7584

Glucosa 50 05 2594 2742

Glucosa 50 05 6104 11663

Glucosa 50 05 6616 487848

Glucosa 50 05 7235 287918

Glucosa 50 05 8183 135793

Glucosa 50 05 8903 5143

Glucosa 50 05 9484 66817

Glucosa 50 05 9679 168855

Glucosa 50 05 11671 4216

Glucosa 50 1 0345 295

Glucosa 50 1 2654 11981

Glucosa 50 1 412 45301

Glucosa 50 1 6111 12626

Glucosa 50 1 6757 526655

Glucosa 50 1 8093 104277

Glucosa 50 1 894 25251

Glucosa 50 1 9643 158685

Glucosa 50 1 11666 22779

Glucosa 50 15 0353 283

Glucosa 50 15 2522 15272

Glucosa 50 15 3577 83963

Glucosa 50 15 6668 47137

Glucosa 50 15 7304 371442

Glucosa 50 15 8226 117611

Glucosa 50 15 8923 61949

Glucosa 50 15 9657 19618

Glucosa 50 15 11668 35606

(a) (b)

(c)

Graacutefico 36 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL FA (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL FA

121

BIBLIOGRAFIacuteA

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Page 10: Establecimiento de un medio de cultivo sumergido para ...

x

TABLA 30 ANAacuteLISIS MUacuteLTIPLE DE RANGOS PARA LA CUANTIFICACIOacuteN DE PSILOCIBINA SEGUacuteN LA

CONCENTRACIOacuteN CON FA 101

TABLA 31 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 30GL GLUCOSA Y 30GL SACAROSA 109

TABLA 32 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 110

TABLA 33 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 111

TABLA 34 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 12 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL Y GLUCOSA 50GL SACAROSA 112

TABLA 35 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 30GL GLUCOSA Y 30GL SACAROSA 113

TABLA 36 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 114

TABLA 37 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 70GL GLUCOSA Y 70GL SACAROSA 115

TABLA 38 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL Y GLUCOSA 50GL SACAROSA 116

TABLA 39 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 14 PARA CONCENTRACIONES DE 30GL GLUCOSA Y 30 GL SACAROSA 117

TABLA 40 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 14 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 118

TABLA 41 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 14 PARA CONCENTRACIONES DE 70GL GLUCOSA Y 70GL SACAROSA 119

TABLA 42 AacuteREAS OBTENIDAS DE LOS CROMATOGRAMAS PARA EL P CUBENSIS EN MEDIO FANG-ZHONG

EN EL DIacuteA 13 PARA CONCENTRACIONES DE 50GL GLUCOSA Y 50GL SACAROSA 120

xi

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1 HONGO AGARICALES (LAMINAR) (KUO 2007) 23

FIGURA 2 ALCALOIDES DERIVADOS DEL TRIPTOFANO (MERCANO Y HASEGAWA 1991) 29

FIGURA 3 TRIPTAMINAS SIMPLES (SEIGLER 1981) 31

FIGURA 4 PSILOCIBINA Y PSILOCINA (MANDRILE ET AL 1984) 32

FIGURA 5 PSILOCYBE CUBENSIS (EAH01) CULTIVADA EN MEDIO SOacuteLIDO AGAR MALTA 34

FIGURA 6 CROMATOGRAMAS DE DOS DIFERENTES FERMENTACIONES DE P CUBENSIS QUE ILUSTRAN EL

CRITERIO DE ESCOGENCIA DEL MEJOR ENSAYO REALIZADO (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL

SACAROSA 78

FIGURA 7 CROMATOGRAMAS DE DOS DIFERENTES FERMENTACIONES DE P CUBENSIS QUE ILUSTRAN EL

CRITERIO DE ESCOGENCIA DEL MEJOR ENSAYO REALIZADO (A) 05 GL FA (B) 15 GL FA 80

FIGURA 8 MUESTRA DE BIOMASA UNA VEZ ANALIZADA MEDIANTE EL REACTIVO DE DRAGENDORFF 107

FIGURA 9 PERFIL CROMATOGRAacuteFICO (TSUJIKAWA ET AL 2003) 108

xii

LISTA DE GRAacuteFICOS

GRAacuteFICO 1 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO TRES DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO (PESO

SECO) 46

GRAacuteFICO 2 CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN CULTIVO SUMERGIDO BAJO TRES

CONCENTRACIONES DE GLUCOSA 47

GRAacuteFICO 3 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

GLUCOSA 49

GRAacuteFICO 4 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO (PESO

SECO) 50

GRAacuteFICO 5 CRECIMIENTO MICELIAL PARA TRES DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA 52

GRAacuteFICO 6 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

SACAROSA 54

GRAacuteFICO 7 CRECIMIENTO MICELIAL PARA DOS DIFERENTES FUENTES DE CARBONO (GLUCOSA Y

SACAROSA) 56

GRAacuteFICO 8 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA Y 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE

CARBONO (PESO SECO) 57

GRAacuteFICO 9 CRECIMIENTO MICELIAL PARA GLUCOSA A UNA CONCENTRACIOacuteN DE 50 GL Y TRES

DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA 59

GRAacuteFICO 10 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA Y

50 GL DE GLUCOSA 61

GRAacuteFICO 11 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO 62

GRAacuteFICO 12 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO 64

GRAacuteFICO 13 CONSUMO DE SUSTRATO PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 66

GRAacuteFICO 14 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO Y DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

FA 67

GRAacuteFICO 15 CONSUMO DE SUSTRATO PARA CADA UNA DE LAS CONCENTRACIONES DE FA UTILIZADAS 68

GRAacuteFICO 16 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO 70

GRAacuteFICO 17 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO 71

GRAacuteFICO 18 CONSUMO DE PROTEIacuteNA PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 73

xiii

GRAacuteFICO 19 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO Y DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

FA 74

GRAacuteFICO 20 CONSUMO DE PROTEIacuteNA PARA LOS ENSAYOS CON Y SIN FA 75

GRAacuteFICO 21 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA LAS DOS FUENTES DE CARBONO 77

GRAacuteFICO 22 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS EN LOS UacuteLTIMOS TRES DIacuteAS DE LA FERMENTACIOacuteN CON FA Y GLUCOSA 79

GRAacuteFICO 23 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 82

GRAacuteFICO 24 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA CADA UNA DE LAS CONCENTRACIONES DE FA UTILIZADAS 85

GRAacuteFICO 25 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

109

GRAacuteFICO 26 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

110

GRAacuteFICO 27 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

111

GRAacuteFICO 28 CROMATOGRAMA DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA 112

GRAacuteFICO 29 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

113

GRAacuteFICO 30 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

114

GRAacuteFICO 31 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 70 GL GLUCOSA (B) 70 GL SACAROSA

115

GRAacuteFICO 32 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA 116

GRAacuteFICO 33 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

117

GRAacuteFICO 34 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

118

xiv

GRAacuteFICO 35 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 70 GL GLUCOSA (B) 70 GL SACAROSA

119

GRAacuteFICO 36 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C)

15GL FA 120

xv

LISTA DE ECUACIONES

ECUACIOacuteN 1 ECUACIOacuteN LINEALIZADA DEL MODELO LOGIacuteSTICO 38

ECUACIOacuteN 2 VALORES TEOacuteRICOS DE BIOMASA EN EL TIEMPO 39

xvi

LISTAS DE ANEXOS

ANEXO 1 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA _____________________________________________________ 90

ANEXO 2 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON SACAROSA ____________________________________________________ 91

ANEXO 3 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA Y SACAROSA __________________________________________ 92

ANEXO 4 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA 50 GL Y FA ___________________________________________ 93

ANEXO 5 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO EN LAS FERMENTACIONES

SIN FA ____________________________________________________________________________ 94

ANEXO 6 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO EN LAS FERMENTACIONES

CON FA ___________________________________________________________________________ 95

ANEXO 7 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA EN LAS FERMENTACIONES

SIN FA ____________________________________________________________________________ 96

ANEXO 8 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA EN LAS FERMENTACIONES

CON FA ___________________________________________________________________________ 97

ANEXO 9 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA EN LAS

FERMENTACIONES SIN FA ____________________________________________________________ 98

ANEXO 10 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA EN LAS

FERMENTACIONES CON FA ___________________________________________________________ 99

ANEXO 11 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA CUANTIFICACIOacuteN PORCENTUAL DE PSILOCIBINA EN

LAS FERMENTACIONES SIN FA _______________________________________________________ 100

ANEXO 12 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA CUANTIFICACIOacuteN PORCENTUAL DE PSILOCIBINA EN

LAS FERMENTACIONES CON FA ______________________________________________________ 101

ANEXO 13 DETERMINACIOacuteN DE CONSUMO DE AZUacuteCARES POR EL MEacuteTODO DE DNS (AacuteCIDO

DINITROSALICIacuteLICO) ________________________________________________________________ 102

ANEXO 14 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO ___________________________________________ 104

ANEXO 15 DETERMINACIOacuteN DE CONSUMO DE PROTEIacuteNAS POR EL MEacuteTODO DE LOWRY ____________ 105

ANEXO 16 CINEacuteTICA CONSUMO DE PROTEIacuteNA ______________________________________________ 106

ANEXO 17 PRUEBA DE REACTIVO DE DRAGENDORFF _________________________________________ 107

ANEXO 18 BARRIDO ESPECTRAL PARA EL PSILOCYBE CUBENSIS _________________________________ 108

ANEXO 19 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 12 DE FERMENTACIOacuteN ___________________________ 109

ANEXO 20 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 13 DE FERMENTACIOacuteN __________________________ 113

ANEXO 21 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 14 DE FERMENTACIOacuteN __________________________ 117

xvii

RESUMEN

El Psilocybe cubensis es un hongo de gran importancia a nivel industrial gracias a

la presencia de una sustancia llamada Psilocibina en su cuerpo fructiacutefero

Dicho alcaloide derivado de la triptamina es muy similar al neurotransmisor

serotonina el cual es responsable de la percepcioacuten sensorial la regulacioacuten de la

temperatura el inicio del reposo nocturno del hiacutegado y los rintildeones Por tal motivo

este estudio se enfocoacute en la produccioacuten de la Psilocibina mediante el cultivo del P

cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong)

Se evaluaron los efectos de dos fuentes de carbono (glucosa y sacarosa) a tres

concentraciones diferentes en cultivo sumergido para Psilocybe cubensis con el

fin de determinar la incidencia de eacutestas en la produccioacuten de biomasa y en la

produccioacuten y presencia de Psilocibina alcaloide de intereacutes Para las

concentraciones de glucosa de 30 gL 50 gL y 70 gL se presentoacute un crecimiento

maacuteximo de biomasa de 048 gL 055 gL y 062 gL y un porcentaje de alcaloide

de 6065 wv 7396 wv y 6733 wv respectivamente Esto uacuteltimo si se

asume que el tiempo de retencioacuten oscila entre 62 y 72 minutos contaacutendose con

una fase moacutevil de HCOONH4 en una columna C18 Mientras que para las mismas

concentraciones de sacarosa se presentoacute un crecimiento maacuteximo de biomasa de

026 gL 045 gL y 057 gL con porcentajes del compuesto presente entre el

rango de 62 y 72 minutos de 3664 wv 5857 wv y 5583 wv

respectivamente

Una vez realizada la investigacioacuten se encontroacute que las diferencias existentes en

cuanto a la cantidad de biomasa generada con respecto al tipo de sustrato

utilizado no fueron significativas es decir era irrelevante si se utilizaba glucosa o

sacarosa como principal fuente de carbono para la fermentacioacuten del P cubensis

xviii

en medio sumergido con el fin de obtener biomasa sin embargo se hallaron

diferencias significativas con respecto a las diferentes concentraciones empleadas

de dichas fuentes de carbono

Al analizar las muestras mediante cromatografiacutea liacutequida de alta eficiencia (HPLC)

se determinoacute que el medio que conteniacutea 50 gL de glucosa era el deseado debido

a que fue en eacuteste donde se presentaron picos maacutes definidos mostrando una mejor

resolucioacuten del compuesto Adicionalmente presentoacute un buen crecimiento micelial

Una vez elegido dicho criterio se evaluoacute el efecto que teniacutea la adicioacuten de un

aminoaacutecido llamado Fenilalanina (FA) al medio que conteniacutea 50 gL de glucosa

con el fin de determinar si eacuteste teniacutea alguna incidencia positiva en la produccioacuten de

biomasa y en la generacioacuten del alcaloide de intereacutes cabe resaltar que se utilizaron

diferentes concentraciones de FA correspondientes a 05 gL 10 gL y 15 gL

Finalizados dichos ensayos se obtuvieron valores de crecimiento de biomasa

maacutexima de 106 gL 108 gL y 101 gL y un porcentaje de aacuterea de 7549 wv

6236 wv y 2721 wv respectivamente

Es necesario hacer hincapieacute en que las diferencias obtenidas mediante el anaacutelisis

estadiacutestico entre cada una de las concentraciones de FA con respecto a la

generacioacuten de biomasa y la produccioacuten del compuesto no fueron significativas lo

que llevoacute a elegir una concentracioacuten de 05 gL de FA debido a que fue la menor

cantidad utilizada de este compuesto durante la investigacioacuten suponieacutendose asiacute

una disminucioacuten en los costos de materia prima

Palabras claves

Psilocybe cubensis Psilocibina Alcaloide HPLC Cultivo Sumergido Fuentes de

Carbono Fenilalanina

19

INTRODUCCIOacuteN

Los hongos son una rica fuente de productos naturales con una alta actividad

bioloacutegica Desafortunadamente el cultivo de eacutestos en cuerpo fructiacutefero toma

varios meses disminuyendo su calidad debido a los cambios climaacuteticos y plagas

por tal razoacuten se implementoacute la metodologiacutea de medio sumergido la cual es

prometedora gracias a una alta productividad de compuestos bioactivos (Arora

1986)

El Geacutenero Psilocybe pertenece al Reino Fungiacute con un Phylum Basidiomicota

una Clase Homobasidiomicetes un Orden Agaricales una Familia Strofariaceae

(Paris y Hurabielle 1981)

Dicho geacutenero es considerado de gran importancia a nivel mundial debido a que su

cuerpo fructiacutefero y biomasa micelial contienen Psilocibina la cual posee un alto

valor para la industria farmaceacuteutica por su uso en la elaboracioacuten de productos

antidepresivos Este alcaloide derivado de FA cuenta con una estructura muy

similar al neurotransmisor segregado por el cerebro llamado serotonina que

controla el estado de aacutenimo el suentildeo el hiacutegado y los rintildeones (Mandrile et al

1984) esta caracteriacutestica le otorga la gran importancia a la Psilocibina en el

mercado puesto que tiene un alto impacto en la sociedad como ayudante

antidepresivo debido a que no todas las personas segregan la cantidad necesaria

(10 mg con liacutemites que variacutean desde 5 a 20 mg) de serotonina (Mandrile et al

1984) Adicionalmente se estaacute empleando como una gran ayuda para la

disminucioacuten de la adiccioacuten a sustancias como heroiacutena y cocaiacutena gracias a que

este alcaloide no genera dependencia (Lee et al 2004)

Debido a que su consumo puede generar alucinaciones era consumido por las

culturas aboriacutegenes centroamericanas con el fin de realizar manifestaciones

20

religiosas Su uso se remonta a maacutes de 3500 antildeos y era nombrado por los

aztecas como ―Teonunaltl que significa ―carne de dioses (Mandrile et al 1984)

La alternativa que se utilizoacute durante esta investigacioacuten fue el cultivo del P

cubensis mediante medio sumergido debido principalmente a las notables

ventajas frente a los sistemas convencionales que eacuteste posee entre las cuales se

destacan la disminucioacuten del tiempo para la obtencioacuten de la biomasa (14 diacuteas) y la

reduccioacuten de los costos de obtencioacuten (Lee et al 2004) De acuerdo a lo

dimensionado anteriormente este estudio estaba orientado primordialmente a la

buacutesqueda de alternativas que permitieran la produccioacuten de biomasa de forma

raacutepida y confiable

Con el fin de llevar a cabo lo dicho anteriormente se pretendioacute evaluar el efecto

del uso de dos diferentes fuentes de carbono en este caso glucosa y sacarosa en

el crecimiento micelial de la cepa P cubensis

21

OBJETIVOS

GENERAL

Evaluar el efecto de la fuente de carbono en el crecimiento micelial de una

cepa Psilocybe sp

ESPECIacuteFICOS

Evaluar la cineacutetica de crecimiento de la cepa Psilocybe cubensis en los

diferentes medios de cultivo sumergido mediante la cuantificacioacuten de

biomasa por medio de la metodologiacutea de peso seco

Evaluar el consumo de sustrato para los diferentes ensayos por medio de

teacutecnicas espectrofotomeacutetricas

Determinar la presencia de Psilocibina mediante el uso del reactivo de

Dragendorff

22

1 MARCO TEOacuteRICO

11 CONCEPTOS GENERALES DE HONGOS

Los hongos son organismos eucariotas que no contienen clorofila con nutricioacuten

por absorcioacuten generalmente con reproduccioacuten sexual y asexual el cuerpo

consiste generalmente de filamentos ramificados con pared celular quitinosa

(Miles y Chang 1999)

Constituyen uno de los grupos de organismos maacutes importantes para la vida del

hombre ya que son los responsables de gran parte de la descomposicioacuten de la

materia orgaacutenica aumentando su disponibilidad en el suelo pueden ser

comestibles venenosos o psicotroacutepicos muchos son patoacutegenos otros producen

ciertas sustancias beneficiosas o intervienen en procesos de elaboracioacuten de

algunos comestibles (Miles y Chang 1999)

111 Hongos laminares (Agaricales)

El orden Agaricales tambieacuten conocido como Euagaricales es el mayor orden de

setas y hongos que incluye maacutes de la mitad de todas las especies conocidas de la

clase Homobasidiomycetes (Hibbett et al 1997 Hibbett y Thorn 2001) Maacutes de

9000 especies y alrededor de 350 geacuteneros se han atribuido a este orden que

contiene 26 familias (Kirk et al 2001) Un consenso de mayor nivel de

clasificacioacuten de los Agaricales ha sido difiacutecil de lograr debido a la competencia de

sistemas que restringen geacuteneros y familias (o incluso orden) de diferentes

maneras (Bas 1998 Juumllich 1981 Kirk et al 2001 Kuumlhner 1980 Singer 1986)

23

La base para la clasificacioacuten de los hongos fue construida por Fries (1874) quien

hizo hincapieacute en las caracteriacutesticas macroscoacutepicas como la textura del tallo la

separacioacuten de los filamentos (laminas) presencia o ausencia de velo y color de las

esporas

Posteriormente dividioacute los hongos Agaricales en varias especies de acuerdo al

color de las esporas depositadas las cuales pueden ser de color blanco rosado

marroacuten puacuterpura ndash marroacuten y negro El sistema macroscoacutepico de Fries que

reconocioacute inicialmente 12 geacuteneros de hongos carnosos que forman los hongos es

taxonoacutemicamente praacutectico Eacuteste fue relativamente invariable hasta que Fayod

(1989) estudioacute la anatomiacutea y las caracteriacutesticas microscoacutepicas de muchos

Agaricales reconociendo 108 geacuteneros (Arora 1986)

Al igual que todas las setas los hongos laminares son faacutebricas de esporas

creados con el uacutenico propoacutesito de fabricar esporas microscoacutepicas para dejarse

llevar por las corrientes de aire y con suerte caer en un lugar adecuado en la

tierra para germinar y comenzar un nuevo organismo Las probabilidades de que

cualquier individuo que tiene esporas de este tipo tenga suerte son tan bajas que

el hongo produce millones de esporas para compensar esto En las laacuteminas se

encuentran numerosas esporas las cuales aumentan considerablemente el

nuacutemero de esporas que el hongo puede producir Ambos lados de cada laacutemina

estaacute cubierta con esporas microscoacutepicas (Kuo 2007) A continuacioacuten se muestra

de manera ilustrativa en la figura 1 las laacuteminas que poseen los hongos Agaricales

en las cuales se da la formacioacuten de las esporas

Figura 1 Hongo Agaricales (Laminar) (Kuo 2007)

24

12 MEDIOS DE CULTIVO

Uno de los sistemas maacutes importantes para la identificacioacuten de microorganismos es

observar su crecimiento en sustancias alimenticias artificiales preparadas en el

laboratorio El material alimenticio en el que crecen los microorganismos es el

medio de cultivo (Garciacutea 1995)

Para que los microorganismos crezcan adecuadamente en un medio de cultivo

artificial eacuteste debe reunir una serie de condiciones como lo son temperatura

grado de humedad y presioacuten asiacute como un grado correcto de acidez o alcalinidad

Un medio de cultivo contiene los nutrientes y factores de crecimiento necesarios

para que el microorganismo se desarrolle correctamente y debe estar exento de

cualquier tipo de microorganismo que pueda generar contaminacioacuten (Garciacutea

1995)

121 Tipos de medios de cultivo

En la actualidad existen diversos tipos de medio de cultivo si se centra en la

composicioacuten eacutestos pueden ser medios sinteacuteticos que contienen fuente de

carbono fuente de nitroacutegeno sales que suplan los iones y demaacutes elementos tales

como estimuladores del crecimiento medios complejos que contienen ingredientes

tales como extracto de levadura peptona infusioacuten de cerebro etc ricos en

nutrientes medios de enriquecimiento siendo estos complejos con aditivos

adicionales para favorecer asiacute al crecimiento y desarrollo de determinados

microorganismos medios selectivos los cuales son disentildeados para favorecer el

crecimiento especiacutefico de un microorganismo determinado o un grupo

microbiano medios diferenciales que proporcionan la distincioacuten microbiana de una

mezcla por sus propiedades diferenciales de crecimiento en dichos medios

medios de mantenimiento siendo disiacutemiles de los de crecimiento oacuteptimo por el

25

crecimiento raacutepido y proliacutefico que deriva en la muerte raacutepida de las ceacutelulas (Garciacutea

1995)

Atendiendo a su estado los medios de cultivo pueden presentarse como medios

sumergidos y medios soacutelidos que contienen agar que gelifica por debajo de 45

degC y cuya concentracioacuten en su uso es de 15 y medios semisoacutelidos que contiene

un agar a una concentracioacuten de 07 (Garciacutea 1995)

121 Medio sumergido

Debido a que cultivar el cuerpo fructiacutefero toma varios meses y se dificulta el control

de calidad del producto final porque se estaacute sujeto a los cambios permanentes del

clima y las plagas se ha empleado la metodologiacutea de medio sumergido la cual es

una alternativa muy prometedora para la produccioacuten eficiente del micelio y de los

metabolitos (Lindequist y Niedermeyer 2005)

Dicha forma es la mejor para producir extraer y purificar metabolitos de un cultivo

de hongo ya que facilita una mayor produccioacuten de biomasa en menor tiempo y

de mayor calidad que el cultivo en medio soacutelido ademaacutes facilita la dispersioacuten y

adaptacioacuten del hongo y reduce los vectores de contaminacioacuten De igual forma un

cultivo de esta iacutendole es la opcioacuten maacutes viable si se quiere escalar procesos

fermentativos en aras de desarrollar mercados como en este caso el de

metabolitos medicinales (Navarro et al 1998)

A su vez el uso de cultivo sumergido puede beneficiar la produccioacuten de muchos

metabolitos secundarios y disminuir los costos de produccioacuten por reducir las

labores que involucran los meacutetodos de etapas soacutelidas (Domiacutenguez y Webb 2003)

Los metabolitos bioactivos de los hongos pueden ser potencialmente producidos a

nivel industrial mediante el uso de la metodologiacutea de cultivo sumergido pero el

26

eacutexito a escala comercial depende del costo comparado con la tecnologiacutea existente

y la ventaja econoacutemica que la industria puede ver usando este meacutetodo El uso de

la tecnologiacutea puede ser facilitada por el aumento en el rendimiento de la

produccioacuten y el desarrollo del sistema (Hwang et al 2004)

El cultivo de hongos sumergidos se caracteriza por un aumento en la viscosidad

del caldo con el tiempo debido a uno o maacutes factores tales como el aumento de la

concentracioacuten de ceacutelulas los cambios de la morfologiacutea del crecimiento o la

produccioacuten de productos extracelulares que alteran el caraacutecter reoloacutegico de la

cultura del liacutequido El aumento en la viscosidad puede ser visto como un fenoacutemeno

indeseable pero inevitable ya que causan dificultades en el suministro de oxiacutegeno

en la eliminacioacuten de dioacutexido de carbono y en posibles problemas de agitacioacuten

(Hwang et al 2004)

13 ALCALOIDES

131 Generalidades

La diversidad estructural y la variedad en la actividad bioloacutegica hacen de los

alcaloides como tambieacuten de los antibioacuteticos los grupos maacutes importantes entre las

sustancias naturales de intereacutes terapeacuteutico (Paris y Hurabielle 1981)

Se han aislado principalmente en plantas superiores y se han encontrado en maacutes

de 100 familias de Faneroacutegamas (aquellas plantas que se reproducen por semillas

producidas en sus inflorescencias) Su actividad bioloacutegica a nivel del sistema

nervioso dio pie a las primeras investigaciones siendo los alcaloides las primeras

sustancias naturales estudiadas (Paris y Hurabielle 1981)

El teacutermino alcaloide propuesto por el farmaceacuteutico W Meissner en 1819 se aplicoacute

a los compuestos de origen vegetal con propiedades alcalinas este caraacutecter

baacutesico es debido a la presencia de nitroacutegeno amiacutenico en su estructura Los

27

alcaloides se pueden considerar como ―Un compuesto orgaacutenico de origen natural

nitrogenado derivados generalmente de aminoaacutecidos maacutes o menos baacutesico de

distribucioacuten restringida con propiedades farmacoloacutegicas importantes a dosis bajas

y que responden a reacciones comunes de precipitacioacuten (Paris y Hurabielle

1981)

132 Propiedades fisicoquiacutemicas

Los alcaloides tienen masas moleculares que variacutean entre 100 y 9000 gmol son

casi siempre incoloros son normalmente soacutelidos a temperatura ambiente a

excepcioacuten de los alcaloides no oxigenados Los alcaloides son poco solubles en

agua gracias a su caraacutecter baacutesico dicho caraacutecter se debe al par de electrones

libres del nitroacutegeno (Paris y Hurabielle 1981)

En la naturaleza se encuentran en forma de sales generalmente En las plantas

se consideraba que eran productos obtenidos durante la extraccioacuten y poco

solubles en disolventes tiacutepicos de extraccioacuten por su polaridad Son solubles en

disolventes orgaacutenicos como cloroformo etanol metanol acetato de etilo eacuteter

benceno En forma de sales son solubles en agua excepto las sales de berberina

(Paris y Hurabielle 1981)

Todos los alcaloides son activos a la luz polarizada Presentan una fluorescencia

caracteriacutestica bajo la luz UV o IR dando lugar a espectros caracteriacutesticos (Paris y

Hurabielle 1981)

133 Reconocimiento de los alcaloides

Las teacutecnicas de reconocimiento son basadas en la capacidad que tienen los

alcaloides en estado de sal (extractos aacutecidos) de combinarse con el yodo y

metales pesados como bismuto mercurio tungsteno formando precipitados se

28

utilizan reactivos generales para detectar alcaloides como reactivo de Wagner

reactivo de Mayer reactivo de Dragendorff reactivo de Hager reactivo de

Bertrand reactivo de Ehrlich y reactivo de Vitali-Morin (Paris y Hurabielle 1981)

134 Clasificacioacuten de los alcaloides

Habitualmente los alcaloides se han clasificado en funcioacuten de su estructura

distinguieacutendose principalmente los compuestos heterociacuteclicos de los no

heterociacuteclicos Actualmente existen varias formas de clasificarlos (Bruneton

1987) entre ellas se pueden distinguir

1341 Alcaloides alifaacuteticos

a Derivados de la ornitina (pirrolidinas tropaacutenicos pirrolizidiacutenicos)

b Derivados de la lisina (piperidinas quinolizidiacutenicos)

1342 Alcaloides de origen diverso

a Alcaloides terpeacutenicos y esteroidales

b Alcaloides diversos (purinas macrociclos etc)

1343 Alcaloides aromaacuteticos

a Derivados del aacutecido nicotiacutenico (piridinas)

b Derivados de la fenilalanina y tirosina (isoquinoleinas)

c Derivados del triptofano (indoacutelicos quinoleinas)

d Derivados de la histidina (imidazoles)

29

Alcaloides derivados del triptofano (Alcaloides Indoacutelicos)

Desde el punto de vista farmacoloacutegico ha habido mucho intereacutes sobre las bases

que contienen el nuacutecleo indoacutelico a raiacutez del descubrimiento de la actividad

alucinoacutegena del LSD asiacute como la actividad sedante de la reserpina aislada del

geacutenero Rauwolfia El auge del estudio fitoquiacutemico ocurrioacute en la deacutecada de los 60 y

se dirigiacutea principalmente a la familia Apocynaceae (Mercano y Hasegawa 1991)

Existen unos 800 alcaloides de este tipo distribuidos principalmente en la familia

Apocynaceae (geacuteneros Rauwolfia Aspidos-perma Strychnos y Vinca) menos

frecuentes en hongos y familias como Leguminoseae Malphigiaceae Rubiaceae y

Rutaceae donde los alcaloides presentan el grupo indoacutelico sencillo (Mercano y

Hasegawa 1991)

El triptofano es el precursor de estos alcaloides los cuales se clasifican en

triptaminas y en no triptaminas las triptaminas a su vez se subdividen en b-

carbolinas y en indoleninas y pueden ser triptaminas simples o triptaminas

complejas y estas pueden ser isopreacutenicas o no isopreacutenicas (Mercano y Hasegawa

1991) La figura 2 muestra la estructura quiacutemica del triptofano triptamina y sus

divisiones

Figura 2 Alcaloides derivados del Triptofano (Mercano y Hasegawa 1991)

30

Triptaminas simples

Las triptaminas simples juegan un importante papel en la cultura indiacutegena de

Ameacuterica por sus efectos alucinoacutegenos y extaacuteticos en sus ceremonias maacutegico

religiosas (Furst 1994) Se han encontrado en hongos alucinoacutegenos de

Mesoameacuterica del geacutenero Psilocybe Stropharia y Conocybe (―teonacatl o ―carne

de los dioses) usados por los indios Aztecas en sus ceremonias religiosas desde

hace maacutes de 1700 antildeos Se han encontrado en estos hongos los alcaloides

alucinoacutegenos la Psilocina y la Psilocibina que al ingerirlos produce diferentes

sensaciones auditivas y visuales relajacioacuten muscular depresiones y euforias

alternadas (Mercano y Hasegawa 1991)

La serotonina que juega un importante papel en la actividad neuronal se

encuentra tambieacuten en vegetales Se ha aislado en el pericarpio del banano el cual

seco cuando es fumado actuacutea como un alucinoacutegeno ligero (Seigler 1981)

De las glaacutendulas paroacutetidas del sapo comuacuten Bufo vulgaris se aiacutesla la bufotenina

derivado N-dimetilado de la serotonina que tambieacuten es el principio activo del Yopoacute

polvo de las semillas de Anadenanthera peregrina (Piptadenia peregrina)

Leguminoseae y especies del geacutenero Virola (Myristicaceae) que contiene tambieacuten

triptaminas son mezclados con cenizas e inhalados por medio de tubos de bambuacute

por los indiacutegenas del Orinoco en ceremonias maacutegico religiosas produciendo

alucinacioacuten e incoordinacioacuten motriz (Seigler 1981)

En la figura 3 se observan las estructuras de aquellos compuestos que estaacuten

clasificados como triptaminas simples

31

Figura 3 Triptaminas simples (Seigler 1981)

13 PSILOCIBINA Y PSILOCINA

La Psilocibina y la Psilocina son bioloacutegicamente sintetizadas en los hongos

pertenecientes a los geacuteneros de Psilocybe (Bigwood y Beug 1982 Wurst et al

1984)

La Psilocibina y la Psilocina se han identificado en todo el mundo en una variedad

de setas que son llamados hongos maacutegicos La ingestioacuten de pequentildeas

cantidades de alucinoacutegenos provoca el eacutextasis La actividad alucinoacutegena de la

Psilocibina es relativamente maacutes baja que la de la Psilocina Sin embargo la

Psilocibina se convierte faacutecilmente en Psilocina (componente activo principal) en

los sistemas bioloacutegicos Asiacute el desarrollo de un meacutetodo de determinacioacuten de la

Psilocibina es importante lo misma que la de la Psilocina (Kimie et al 2005)

La hidroacutelisis de la Psilocibina se consigue saturando con anhiacutedido carboacutenico una

solucioacuten acuosa de Psilocibina (para eliminar el oxiacutegeno del aire y calentaacutendola)

obteniendo asiacute una moleacutecula de 4hidroxi-dimetiltriptamina y una moleacutecula de aacutecido

fosfoacuterico (Mandrile et al 1984)

Como todos los faacutermacos derivados del indol estas sustancias han despertado

intereacutes porque se sospechoacute la posibilidad de que algunas de ellas se formen en el

32

organismo y que en ciertas psicosis especialmente en la esquizofrenia se

produzcan elevados niveles sanguiacuteneos que ocasionan algunos de los siacutentomas

(Mandrile et al 1984)

La figura 4 muestra la estructura quiacutemica de alcaloides como la Psilocibina y

Psilocina

Figura 4 Psilocibina y Psilocina (Mandrile et al 1984)

131 Antecedentes acerca de la obtencioacuten de Psilocibina y Psilocina

Una gran variedad de meacutetodos cromatograacuteficos para la determinacioacuten de

Psilocibina y Psilocina presentes en las incautaciones de hongos se han

publicado La cromatografiacutea de capa fina es utilizada debido a que eacutesta es muy

apropiada para la deteccioacuten de sustancias derivadas del triptofano (Brown et al

1972 Tanimukai 1967 Beug y Bigwood 1981) Aun asiacute meacutetodos que involucran

tanto la cromatografiacutea de alta eficiencia (HPLC) como la deteccioacuten fotomeacutetrica de

UV (Beug y Bigwood 1981 Wurst et al 1984 Borner y Brenneisen 1987 Perkal

et al 1980 Vanhaelen-Faestreacute y Vanhaelen 1984 Thomson 1980 White 1979

Sottolano y Lurie 1983) fueron establecidas y optimizadas para la cuantificacioacuten

de Psilocibina

Durante los uacuteltimos antildeos se han venido utilizando diferentes tipos de columna y

fase moacutevil con el fin de obtener la mayor cantidad posible de la sustancia de

intereacutes (Psilocibina)

33

En el antildeo 1981 en el instituto farmaceacuteutico de la Universidad de Oslo realizaron

una investigacioacuten con una columna de siacutelice con una fase moacutevil de metanol-nitrato

de amonio en donde no soacutelo se logroacute obtener Psilocibina y Psilocina sino tambieacuten

un nuevo producto conocido como beocistiacuten Se logroacute un porcentaje de separacioacuten

maacutexima de 75 ww (Christiansen et al 1981)

Asimismo en el antildeo 1984 en el instituto de microbiologiacutea de Amsterdam se

realizoacute un estudio con una columna C18 de siacutelice y una fase moacutevil de agua-etanol-

aacutecido aceacutetico de forma isocraacutetica en donde se obtuvo un porcentaje 025-115

y 002-016 de Psilocibina y Psilocina respectivamente en el hongo (Wurst

1984)

De igual manera en el antildeo 2003 en el instituto de ciencia policiaca en Japoacuten se

ejecutoacute la cromatografiacutea de alta eficiencia utilizando una columna C18 con una

fase moacutevil de aacutecido foacutermico de forma isocraacutetica y un detector de 220 nm un rango

de porcentaje de Psilocibina 014-042 wv en la capa mientras un 009-03

wv en el tallo (Tsujikawa et al 2003)

34

2 MATERIALES Y MEacuteTODOS

21 LOCALIZACIOacuteN

Las fermentaciones la medicioacuten del crecimiento micelial y la cuantificacioacuten del

consumo del sustrato y de proteiacutena se llevaron a cabo en el laboratorio de

Biotecnologiacutea de la Universidad EAFIT mientras que los anaacutelisis de cromatografiacutea

liacutequida de alta eficiencia (HPLC) se realizaron en el laboratorio de Quiacutemica

Instrumental de dicha Universidad

22 MICROORGANISMO DE ESTUDIO

La cepa del hongo Psilocybe cubensis (EAH01) con la cual se trabajoacute fue donada

por Joseacute Rodrigo Moreno Ingeniero del laboratorio de la Universidad Catoacutelica de

Oriente (UCO) La EAH01 permanece auacuten en el laboratorio de Biotecnologiacutea de la

Universidad EAFIT

Dicha cepa se cultivoacute en una caja Petri que conteniacutea Agar Extracto de Malta

(MEA) y se incuboacute a 30ordmC en una incubadora digital del laboratorio de

Biotecnologiacutea de la Universidad EAFIT La figura 5 representa una cepa de P

cubensis cultivada en medio soacutelido MEA

Figura 5 Psilocybe cubensis (EAH01) cultivada en medio soacutelido Agar Malta

35

23 COMPONENTES DEL MEDIO DE CULTIVO (FANG-ZHONG)

El medio sumergido utilizado para llevar a cabo las diferentes fermentaciones de

P cubensis fue el descrito por Fang-Zhong (2002) La tabla 1 muestra los

componentes de dicho medio y la concentracioacuten de cada uno de ellos Se destaca

que las fuentes de carbono utilizadas fueron glucosa y sacarosa usaacutendolas cada

una por separado para cada experimento y haciendo variaciones de

concentraciones de las mismas para los distintos ensayos

Tabla 1 Composicioacuten del medio de cultivo sumergido para evaluar el crecimiento micelial del P cubensis

Componentes Cantidad (gL)

Fuente de Carbono 30 ndash 50 - 70

Peptona 5

Extracto de levadura 5

KH2PO4 1

MgSO47H2O 05

Vitamina B1 005

24 PREPARACIOacuteN DE LOS DIFERENTES PREINOacuteCULOS DE P cubensis

EMPLEADOS PARA LAS FERMENTACIONES SUMERGIDAS

Con el propoacutesito de llevar a cabo cada uno de los ensayos fue necesario realizar

la preparacioacuten de un preinoacuteculo eacutesto con el fin de realizar un proceso de

adaptacioacuten del P cubensis al medio favoreciendo la disminucioacuten en cuanto a

tiempo (preferiblemente la eliminacioacuten de la aparicioacuten de un fase de latencia una

vez comenzada la fermentacioacuten)

La preparacioacuten de cada uno de los preinoacuteculos se realizoacute en 6 erlenmeyers de

1000 mL con 200 mL de medio cada uno los cuales fueron esterilizados a 120degC

por 15 minutos e inoculados con 4 discos de 5 mm aproximadamente de P

36

cubensis provenientes de la cepa previamente activada en Agar Malta durante 6

diacuteas Los erlenmeyers se llevaron a un agitador orbital por 6 diacuteas a 30ordmC y 100

rpm

25 PREPARACIOacuteN DE LOS MEDIOS DE CULTIVO Y LOS INOacuteCULOS DE P

cubensis UTILIZADOS PARA LAS FERMENTACIONES SUMERGIDAS

Una vez realizado el preinoacuteculo se procedioacute a preparar los medios de cultivo

utilizados para realizar los distintos experimentos de la siguiente manera se

prepararon medios que diferiacutean en la fuente de carbono (glucosa o sacarosa) y en

la concentracioacuten de la misma (30 gL 50 gL y 70 gL) teniendo asiacute un total de

seis fermentaciones Las demaacutes cantidades de los componentes del medio de

Fang-Zhong fueron las mismas que las usadas en el preinoacuteculo descritas en la

Tabla 1

En primer lugar se llevaron a cabo las tres fermentaciones de glucosa

preparando un total de 90 erlenmeyers (30 por cada concentracioacuten de azuacutecar por

duplicado) cada uno de los frascos conteniacutea 50 mL del medio en erlenmeyers de

250 mL e inoculados con 01 g de peso huacutemedo del preinoacuteculo aproximadamente

Los 90 frascos se llevaron durante 14 diacuteas a un agitador orbital a 100 rpm con una

temperatura de 30 degC

Posteriormente se llevaron a cabo las tres fermentaciones de sacarosa siguiendo

el mismo proceso descrito anteriormente para la glucosa

Una vez terminadas las fermentaciones de glucosa y sacarosa y realizados todos

los anaacutelisis correspondientes (generacioacuten de biomasa consumo de sustrato

consumo de proteiacutena y evaluacioacuten de la presencia de Psilocibina por medio de

cromatografiacutea liacutequida de alta eficiencia (HPLC)) se procedioacute a elegir la fuente de

carbono y concentracioacuten que mejores resultados arrojoacute tanto para la generacioacuten

37

de biomasa como para la produccioacuten del alcaloide con el fin de evaluarla

nuevamente adicionaacutendole un precursor (FA)

Para finalizar se procedioacute a preparar los medios con la fuente de carbono y la

concentracioacuten de la misma que arrojoacute mejores resultados es decir los ensayos

realizados con una concentracioacuten de 50 gL de glucosa adicionaacutendole al medio

FA a diferentes concentraciones correspondiente a valores de 05 gL 10 gL y

15 gL las demaacutes cantidades de los componentes remanentes del medio fueron

las mismas que las descritas anteriormente en la tabla 1

26 CUANTIFICACIOacuteN DEL CRECIMIENTO DE BIOMASA MEDIANTE LOS

MEacuteTODOS DE PESO HUacuteMEDO Y PESO SECO PARA CULTIVO

SUMERGIDO DE P cubensis

La cuantificacioacuten de biomasa para cada uno de los tratamientos se realizoacute usando

la metodologiacutea de peso huacutemedo y peso seco Para la cuantificacioacuten de biomasa

mediante el meacutetodo de peso huacutemedo se tomaron dos muestras provenientes de

cada erlenmeyer cada 24 horas las cuales fueron filtradas y pesadas con el fin de

obtener el valor de peso huacutemedo para cada tratamiento del P cubensis

Posteriormente la biomasa retenida en el papel filtro fue llevada a un secador que

se encontraba a una temperatura de 50ordmC durante 24 horas transcurrido el

tiempo la biomasa seca fue pesada con el fin de obtener datos de peso seco

Durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten se obtuvieron datos de peso huacutemedo y

peso seco por duplicado para cada una de las fermentaciones

27 AJUSTE DE LA CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO DE P cubensis AL

MODELO CINEacuteTICO LOGIacuteSTICO

Una vez realizada la recoleccioacuten de muestras para cada uno de los ensayos y su

posterior anaacutelisis se decidioacute modelar dichos datos mediante el modelo logiacutestico

38

(ecuacioacuten 1) el cual permite obtener variables cineacuteticas tales como la cantidad de

biomasa inicial (Xo) y la velocidad maacutexima de crecimiento (micromaacutex) para cada uno de

los tratamientos

Se decidioacute emplear el modelo logiacutestico ya que eacuteste muestra resultados maacutes reales

cuando se cultivan hongos debido a que su morfologiacutea es muy diferente a otros

microorganismos (pellets) dificultando la transferencia de masa (Bailey et al

1986)

Una vez linealizada la ecuacioacuten que describe dicho modelos se llega a la siguiente

expresioacuten

Ecuacioacuten 1 Ecuacioacuten linealizada del modelo logiacutestico

Posterior a la linealizacioacuten de la ecuacioacuten se procedioacute a graficar Ln ((XmaacutexX)-1)

vs tiempo con el fin de obtener como pendiente la velocidad maacutexima de

crecimiento (micromaacutex) y como intercepto el Ln ((XmaacutexXo)-1) el cual permitioacute la

obtencioacuten de la concentracioacuten inicial de biomasa

Obtenieacutendose asiacute los paraacutemetros cineacuteticos para cada ensayo correspondientes a

micromax y Xo

Se debe definir la concentracioacuten maacutexima de biomasa (Xmaacutex) para poder hallar los

paraacutemetros cineacuteticos mediante dicho modelo cabe aclarar que dicho valor se toma

de los resultados de biomasa adquiridos para cada uno de los ensayos mediante

la metodologiacutea de peso seco este valor variacutea para cada fermentacioacuten

Una vez ajustados los datos de cada tratamiento al modelo logiacutestico se procedioacute a

calcular de manera teoacuterica los valores de X (biomasa) que variacutea con el tiempo

39

teniendo en cuenta los paraacutemetros cineacuteticos arrojados mediante el modelo

logiacutestico utilizando la siguiente ecuacioacuten

Ecuacioacuten 2 Valores teoacutericos de biomasa en el tiempo

Estos valores de X teoacutericos obtenidos mediante la foacutermula anterior se grafican con

respecto a los valores de X obtenidos de manera experimental con el fin de

observar el ajuste del modelo logiacutestico a cada uno de los datos experimentales

28 EVALUACIOacuteN DEL CONSUMO DE SUSTRATO Y DEL CONSUMO DE

PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO

SUMERGIDO

Con el fin de evaluar el consumo de sustrato y proteiacutena por parte del P cubensis

durante las fermentaciones que conteniacutean glucosa en el medio se recolectaron

muestras cada 24 horas del liacutequido obtenido despueacutes de realizada la filtracioacuten de

la muestra que se utilizoacute para efectos de caacutelculo de peso seo dicho liacutequido

denominado sobrenadante fue almacenado a -4 degC Finalizadas cada una de las

fermentaciones se procedioacute a realizar el protocolo para evaluar el consumo de

sustrato para cada medio (Miller 1959) mediante el meacutetodo de DNS (Aacutecido

Dinitrosaliciacutelico) (Anexo 13) y el consumo de proteiacutenas mediante el meacutetodo de

LOWRY para cada fermentacioacuten (Anexo 15)

Para llevar a cabo la cuantificacioacuten de sustrato y proteiacutena en los distintos ensayos

fue necesario realizar las curvas de calibracioacuten correspondientes dichas curvas

con sus respectivos valores de concentracioacuten se muestran en los anexos 14 y 16

40

29 MEacuteTODO CUALITATIVO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE

ALCALOIDES (PSILOCIBINA) MEDIANTE EL USO DEL REACTIVO DE

DRAGENDORFF

Como se mencionoacute anteriormente el reactivo de Dragendorff es usado para

determinar de manera cualitativa la ausencia o presencia de alcaloides en una

muestra determinada Para llevar a cabo dicha prueba se recolectaron muestras

de la biomasa seca correspondientes a los diacuteas 12 13 y 14 de cada fermentacioacuten

las cuales fueron almacenadas a -4degC

Para determinar la presencia de Psilocibina se realizoacute el proceso descrito seguacuten

Musshoff et al (2000) el cual consistioacute en macerar cada una de las muestras de

biomasa hasta obtener un polvo fino luego se pesaron 10 mg de dicho polvo y a

esta cantidad se le agregoacute 1 mL de metanol Posteriormente una pequentildea

cantidad de esta mezcla se esparcioacute en un papel filtro en donde se le adicionoacute una

gota del reactivo de Dragendorff

Una vez realizada la prueba se dice que la muestra contiene presencia de

alcaloides si eacutesta presenta una coloracioacuten rojizo-amarilla

210 MEacuteTODO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE PSILOCIBINA

MEDIANTE CROMATOGRAFIacuteA LIacuteQUIDA DE ALTA EFICIENCIA (HPLC)

Una vez evaluada la presencia del alcaloide mediante el reactivo de Dragendorff

se procedioacute a determinar mediante el uso de cromatografiacutea liacutequida de alta

eficiencia (HPLC) la presencia de los alcaloides en la mezcla con sus respectivos

tiempos de retencioacuten para llevar a cabo la extraccioacuten de la Psilocibina se siguioacute el

meacutetodo descrito por Musshoff et al (2000) Para ello la muestra de biomasa

seca fue macera en un mortero hasta convertirla en un polvo fino Diez miligramos

41

de la muestra en polvo se extrajeron dos veces con 1 mL de metanol en un bantildeo

de ultrasonido durante 30 minutos Posterior a eacutesto se centrifugaron las muestras

a 3000 rpm durante 2 minutos el sobrenadante se depositoacute en un vial

independiente

El sobrenadante fue evaporado hasta sequedad bajo una corriente de nitroacutegeno

gaseoso Una parte de los residuos se disolvioacute en 200 microL de la fase moacutevil que

contiene HCOONH4 con una concentracioacuten 10 microM y un pH de 35

El equipo utilizado para realizar todos los anaacutelisis correspondientes a HPLC

cuenta con las siguientes caracteriacutesticas equipo Agient Technologies que consta

de una columna C18 de 46 mm 250 mm 5 mm con una fase moacutevil de

HCOONH4 con un flujo de 1 mLminuto un detector UV de 214 nm y una inyeccioacuten

de 20 μL y una temperatura de 25degC El experimento se corrioacute de modo isocraacutetico

con una fase moacutevil de agua 70 y HCOONH4 de 30

211 DETERMINACIOacuteN CUALITATIVA DE LA RESOLUCIOacuteN DEL

ALCALOIDE DE INTEREacuteS PARA LOS DIFERENTES ENSAYOS

Con el fin de determinar de manera cualitativa cuaacutel de los cromatogramas

arrojados mediante la teacutecnica de HPLC presentoacute mejor resolucioacuten del alcaloide

fue necesario realizar un supuesto acerca del tiempo de retencioacuten de la Psilocibina

durante la cromatografiacutea puesto que a pesar de haber contado con un

cromatograma (Tsujikawa et al 2003) (Anexo 18) y haber trabajado en las

mismas condiciones de eacuteste no se utilizoacute la misma fase moacutevil lo que puedo

generar variaciones en dicho tiempo Se asumioacute que el tiempo de retencioacuten varioacute

entre 62 y 72 minutos es decir entre este tiempo se encontroacute el pico de intereacutes

de la investigacioacuten

42

La eleccioacuten del criterio de pureza del compuesto de intereacutes se realizoacute observando

cuaacutel de los picos obtenidos muestra menor ruido es decir que a su alrededor no

tenga presencia de otros compuestos (Anexos 19 20 y 21)

212 DETERMINACIOacuteN PORCENTUAL DE COMPUESTOS PARA LOS

DIFERENTES ENSAYOS

La cuantificacioacuten de los compuestos se hizo mediante un porcentaje de aacuterea bajo

la curva debido a que no se contoacute con un estaacutendar interno

Para realizar dicho porcentaje se obtuvo la totalidad de las aacutereas presentes en el

perfil cromatograacutefico obtenido para las muestras de los diacuteas 12 13 y 14 de cada

fermentacioacuten y el porcentaje del aacuterea del metabolito de intereacutes la cual oscilaba

entre un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

En el momento de analizar los cromatogramas y de elegir el medio que mejor

resultados arrojoacute en cuanto a la produccioacuten de alcaloide se observoacute la resolucioacuten

del metabolito en cada una de las fermentaciones

213 CULTIVO SUMERGIDO DE P cubensis EN PRESENCIA DE FA

Despueacutes de haber elegido la fuente de carbono (glucosa) y su respectiva

concentracioacuten (50 gL) que mejores resultados arrojaron durante la investigacioacuten

se realizaron nuevamente fermentaciones del P cubensis en medio sumergido

(Fang-Zhong) donde la diferencia de estos medios con respecto a los

anteriormente utilizados radicoacute en la presencia de FA aminoaacutecido

Para dichas fermentaciones se contoacute con tres concentraciones diferentes de FA

(05 gL 1 gL 15 gL) realizadas por duplicado adicionalmente se montoacute

43

simultaacuteneamente con dichos ensayos las muestras correspondientes a los uacuteltimos

tres diacuteas de fermentacioacuten sin FA en el medio para efectos de comparacioacuten y asiacute

poder llevar a cabo un anaacutelisis estadiacutestico apropiado

Los datos obtenidos fueron analizados por medio de una ANOVA con el fin de

observar si existiacutean o no diferencias significativas en cuanto al crecimiento micelial

(concentracioacuten de biomasa) del P cubensis y asiacute poder determinar el medio que

mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten

214 DISENtildeO DE EXPERIMENTOS Y ANAacuteLISIS ESTADIacuteSTICO

El disentildeo estadiacutestico utilizado para realizar los anaacutelisis correspondientes a las

diferentes fermentaciones es un disentildeo factorial 23 Este estudio se basoacute en dos

factores que fueron las dos fuentes de carbono (glucosa y sacarosa) a su vez se

apoyoacute en tres niveles que fueron la variacioacuten en la concentracioacuten de las mismas

(30 gL 50 gL y 70 gL) De igual manera se fundamentoacute en dos variables de

respuesta el crecimiento micelial de P cubensis y el porcentaje de Psilocibina

presente en el microorganismo

Por medio del Software Statgraphics plus 51 se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico

basado en una ANOVA factorial Con ello se pretendioacute comparar estadiacutesticamente

los resultados de crecimiento micelial de biomasa (concentracioacuten) y produccioacuten de

Psilocibina para cada uno de los medios durante los 14 diacuteas de fermentacioacuten y en

especial en los uacuteltimos tres diacuteas de la misma puesto que durante este periacuteodo fue

evaluada la presencia del alcaloide

Es necesario hacer hincapieacute que para realizar dicha estadiacutestica fue necesario

ejecutar un estudio de normalidad el cual se comproboacute utilizando la graacutefica de

probabilidad normal a su vez se requirioacute un anaacutelisis de igualdad de varianza por

medio de una graacutefica de residuos Vs previsto con el fin de ver visualmente la

44

hipoacutetesis de la homocedasticidad todo ello con el fin de garantizar que la

investigacioacuten se comportoacute de forma normal Adicionalmente se contoacute con una

hipoacutetesis nula (Ho) y una Hipoacutetesis alterna (Ha) las cuales permitieron realizar las

conclusiones respectivas A continuacioacuten se enunciaraacuten cada una de eacutestas y los

paraacutemetros necesarios para dicho estudio

Ho Todas las medias son iguales es decir no existen diferencias

significativas entre los datos analizados

Ha Alguna de las medias es diferente lo que quiere decir que siacute existen

diferencias significativas

Paraacutemetro

Pvalor gt 005 Se acepta Ho

Pvalor le 005 Se rechaza Ho

45

3 RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

31 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P cubensis EN CULTIVO

SUMERGIDO (FANG-ZHONG) UTILIZANDO DIFERENTES FUENTES DE

CARBONO

Con el propoacutesito de evaluar el crecimiento micelial del P cubensis en medio

sumergido durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten se recurrioacute al uso de

metodologiacuteas conocidas como peso huacutemedo y peso seco en dicho trabajo soacutelo se

exponen los datos arrojados por el meacutetodo de peso seco

A continuacioacuten se presentan cada una de las fermentaciones de acuerdo al tipo de

sustrato empleado en las mismas los respectivos valores de peso seco obtenidos

y los anaacutelisis pertinentes para cada uno de los casos

311 Crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de glucosa

Inicialmente se evaluaron tres concentraciones de glucosa en el cultivo de P

cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) correspondientes a 30 gL 50 gL y

70 gL siendo en este caso la glucosa la principal fuente de carbono del P

cubensis

A continuacioacuten se muestran los valores de peso seco obtenidos para cada una de

las concentraciones de glucosa utilizadas durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten

46

0

01

02

03

04

05

06

07

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

ma

sa (g

L)

Tiempo (diacuteas)30gL 50gL 70gL

Graacutefico 1 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando tres diferentes concentraciones de

glucosa como fuente de carbono (Peso seco)

Del graacutefico 1 se puede observar que no hubo evidencia de fase de latencia para

ninguno de los ensayos posteriormente se aprecia que el crecimiento de biomasa

aumentoacute con el tiempo para las diferentes concentraciones de glucosa empleadas

Analizando las fermentaciones que conteniacutean 50 gL y 70 gL de glucosa se

puede afirmar que ambas presentan un comportamiento similar mostrando una

fase exponencial hasta el diacutea 11 y una fase estacionaria hasta el diacutea 14 de la

fermentacioacuten mientras que la fermentacioacuten que conteniacutea 30 gL de glucosa no

presentoacute fase estacionaria la fermentacioacuten durante los 14 diacuteas se encontraba en

fase exponencial a pesar de que entre los diacuteas 8 y 11 el crecimiento de P

cubensis se mantuvo constante

Asimismo se puede observar que el crecimiento maacutes bajo en cuanto a

concentracioacuten de biomasa se generoacute en la concentracioacuten de 30 gL siendo eacuteste

de 048 gL mientras que en las concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa

los crecimientos maacuteximos fueron muy similares 055 gL y 062 gL

respectivamente

47

Lo dicho anteriormente se ratifica una vez analizados los resultados obtenidos

estadiacutesticamente donde se obtuvo un P-valor igual a cero indicando que existen

diferencias significativas en cuanto al crecimiento micelial de biomasa

(concentracioacuten de biomasa durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten) El graacutefico 2

ilustra la presencia de dos grupos homogeacuteneos lo que indica que las

concentraciones de 50 gL y 70 gL no tienen diferencias significativas del

crecimiento micelial entre cada una de ellas mientras que la concentracioacuten de 30

gL siacute presenta dichas diferencias significativas con respecto a las dos

concentraciones anteriores (Anexo 1)

Con todo eacutesto se expone que la concentracioacuten de glucosa de 50 gL es la que se

eligioacute debido a que es maacutes econoacutemico utilizar 50 gL de glucosa que 70 gL

Tratamientos con diferentes concentraciones de glucosa

Media 30 gL glucosa (a) 022

Media 50 gL glucosa (b) 032

Media 70 gL glucosa (b) 034

a

bb

0

005

01

015

02

025

03

035

04

045

Co

nce

ntr

acioacute

n b

iom

asa

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 2 Crecimiento micelial de P cubensis en cultivo sumergido bajo tres concentraciones de glucosa

48

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute glucosa

como fuente de carbono

Una vez realizada la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

(Fang-Zhong) usando diferentes concentraciones de glucosa se procedioacute a

ajustar los datos obtenidos al modelo logiacutestico Los crecimientos maacuteximos de

biomasa obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco para cada uno de los

ensayos fueron 048 gL 065 gL y 062 gL para concentraciones de 30 gL 50

gL y 70 gL de glucosa respectivamente La tabla 2 muestra los paraacutemetros

cineacuteticos obtenidos mediante el modelo para cada una de las concentraciones

Tabla 2 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando glucosa como fuente

de carbono

30gL 50gL 70gL

microx (diacutea-sup1) 016 microx (diacutea-sup1) 017 microx (diacutea-sup1) 015

micromax (diacutea-sup1) 027 micromax (diacutea-sup1) 035 micromax (diacutea-sup1) 034

X0 (gL) 005 X0 (gL) 008 X0 (gL) 008

R2 096 R2

092 R2 085

De la tabla 2 se puede observar que la concentracioacuten inicial de biomasa (Xo)

estuvo muy cercana para cada una de las concentraciones de glucosa utilizadas

Para 30 gL de glucosa la velocidad maacutexima de crecimiento (micromax) fue mucho

menor que la obtenida para 50 gL y 70 gL eacutesto pudo ser debido a que fue el

medio que menor cantidad de glucosa conteniacutea mientras que para las otras dos

concentraciones de glucosa la velocidad maacutexima de crecimiento fue similar

Al comparar las velocidades maacuteximas de las tres concentraciones de glucosa

utilizadas se evidencia que la fermentacioacuten que conteniacutea 50 gL presentoacute una

micromaacutex mayor correspondiente a 035 diacutea-1 esto sugiere que a mayores

concentracioacuten de glucosa (70 gL) puede ocurrir una inhibicioacuten por sustrato otro

49

criterio que afirma que dicha concentracioacuten fue la que mejores resultados arrojoacute de

las tres concentraciones de glucosa utilizadas para el crecimiento del P cubensis

en el medio de Fang-Zhong Ademaacutes se observa que este experimento fue el que

mayor velocidad especiacutefica de crecimiento presento siendo esta de 017 diacutea-1

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos utilizando la ecuacioacuten

descrita anteriormente en la metodologiacutea con el propoacutesito de observar que tanto

se ajustaron los valores de biomasa hallados experimentalmente con los valores

de biomasa teoacutericos arrojados por el modelo logiacutestico El graacutefico 3 muestra los

valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales con respecto al

tiempo

0

01

02

03

04

05

06

07

0 2 4 6 8 10 12 14

Biom

asa

(gL

)

Tiempo (diacutea)

X exp (30 gL) X exp (50 gL) X exp (70 gL)

X teoacuterico (30 gL) X teoacuterico (50 gL) X teoacuterico (70 gL)

Graacutefico 3 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico

graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes concentraciones de glucosa

Al observar el graacutefico 3 se puede notar que para los ensayos de 50 gL y 70 gL

de glucosa los valores de biomasa teoacutericos se encuentran un poco desfasados de

los valores de biomasa hallados de manera experimental mientras que para el

ensayo que conteniacutea 30 gL de glucosa se observa un buen ajuste de los datos

50

obtenidos experimentalmente al modelo logiacutestico La tabla 2 reitera lo dicho

anteriormente al exponer los valores de R2 los cuales explican la relacioacuten que

tienen los datos teoacutericos con los experimentales

312 Crecimiento micelial del P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de sacarosa

Una vez evaluado el crecimiento de biomasa usando glucosa como fuente de

carbono se procedioacute a evaluar el efecto que teniacutea el cambio de la fuente de

carbono por sacarosa en el crecimiento micelial del P cubensis en medio

sumergido

El graacutefico 4 muestra de manera ilustrativa como fue el crecimiento micelial del P

cubensis para cada una de las concentraciones de sacarosa utilizadas durante los

14 diacuteas mediante el meacutetodo de peso seco

0

01

02

03

04

05

06

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Biom

asa (

gL)

Tiempo (diacuteas)

30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 4 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando diferentes concentraciones de sacarosa

como fuente de carbono (Peso seco)

51

En el graacutefico 4 se puede observar que tanto para una concentracioacuten de 30 gL

como para 70 gL de sacarosa el hongo llega a su fase estacionaria cerca del

quinto diacutea de la fermentacioacuten mientras que para una concentracioacuten de 50 gL se

observa un comportamiento diferente puesto que el microorganismo tiene un

crecimiento exponencial hasta el diacutea 5 en donde entra a una etapa de transicioacuten o

estacionaria durante 3 diacuteas aproximadamente luego de la cual inicia nuevamente

su crecimiento de forma exponencial hasta llegar al diacutea 11 en donde siacute empieza

su fase estacionaria

Al igual que en las tres fermentaciones que conteniacutean glucosa en estas

fermentaciones de sacarosa se observa mediante el graacutefico anterior que no hubo

presencia de fase de latencia

El crecimiento maacuteximo de biomasa en cuanto a concentracioacuten lo presentoacute aquella

fermentacioacuten que conteniacutea 70 gL de sacarosa el cual fue de 057 gL seguida de

la de 50 gL con un crecimiento maacuteximo de biomasa de 045 gL y posteriormente

la concentracioacuten de 30 gL obtuvo un crecimiento maacuteximo de 026 gL

De acuerdo al anaacutelisis estadiacutestico que se realizoacute para cada una de las

fermentaciones se dedujo que las diferencias en cuanto al crecimiento micelial de

biomasa con respecto a la concentracioacuten de la misma son significativas entre

cada una de las fermentaciones es decir fue diferente la concentracioacuten de

biomasa obtenida cuando se trabajoacute con cada una de distintas concentraciones de

sacarosa Lo dicho anteriormente se muestra a traveacutes del graacutefico 5 (Anexo 2)

52

Tratamientos con diferentes concentraciones de sacarosa

Media 30 gL sacarosa (a) 02

Media 50 gL sacarosa (b) 032

Media 70 gL sacarosa (c) 043

a

b

c

0

02

04

Co

nce

ntr

acioacute

n b

iom

asa

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 5 Crecimiento micelial para tres diferentes concentraciones de sacarosa

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute sacarosa

como fuente de carbono

Una vez realizadas las cineacuteticas de crecimiento del P cubensis para cada

concentracioacuten de sacarosa empleada se procedioacute a ajustar los datos obtenidos al

modelo logiacutestico cabe recalcar que es necesario establecer los crecimientos

maacuteximos de biomasa obtenidos para cada uno de los ensayos los cuales fueron

026 gL 045 gL y 057 gL para concentraciones de 30 gL 50 gL y 70 gL de

sacarosa respectivamente

Una vez aplicado el modelo logiacutestico para cada tratamiento se obtuvieron valores

de velocidad maacutexima de crecimiento y biomasa inicial para cada concentracioacuten de

sacarosa utilizada en el medio los cuales se muestran en la tabla 3

53

Tabla 3 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando sacarosa como

fuente de carbono

30gL 50gL 70gL

microx (diacutea-sup1) 030 microx (diacutea-sup1) 014 microx (diacutea-sup1) 041

micromax (diacutea-sup1) 037 micromax (diacutea-sup1) 042 micromax (diacutea-sup1) 067

X0 (gL) 01 X0(gL) 01 X0 (gL) 011

R2 061 R2 089 R2 095

De la tabla 3 se ratifica que se utilizoacute una concentracioacuten inicial de biomasa igual

para cada una de las fermentaciones aproximadamente 01 gL ademaacutes se

observa un aumento en la velocidad maacutexima de crecimiento con respecto a la

cantidad de sacarosa empleada es decir que el hecho de haber aumentado la

concentracioacuten de sacarosa en el medio favorecioacute el aumento en la velocidad

maacutexima de crecimiento del P cubensis siendo eacutesta mayor cuando se trabajoacute a una

concentracioacuten de 70 gL de sacarosa De igual manera se aprecia que el

tratamiento que conteniacutea 70 gL de sacarosa presentoacute una velocidad especiacutefica de

crecimiento mayor que los demaacutes siendo eacutesta de 041 diacutea-1

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos el graacutefico 6 ilustra los

valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales graficados con

respecto al tiempo

54

0

01

02

03

04

05

06

0 2 4 6 8 10 12 14

Bio

mas

a (g

L)

Tiempo (Diacutea)

X exp (30 gL) X exp (50 gL) X exp (70 gL)

X teoacuterico (30 gL) X teoacuterico (50 gL) X teoacuterico (70 gL)

Graacutefico 6 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes

concentraciones de sacarosa

Del graacutefico 6 se puede observar como los valores de biomasa experimentales se

ajustaron a los valores de biomasa teoacutericos arrojados por el modelo logiacutestico lo

que quiere decir la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

cuando se utilizoacute 70 gL se ajustoacute correctamente al modelo logiacutestico lo que se

corrobora en la tabla 2 gracias al valor obtenido para el R2 que indica la relacioacuten

de los datos teoacutericos con respecto a los experimentales Por otro lado para las

fermentaciones de 30 gL y 50 gL de sacarosa a pesar de parecer que

presentaron un buen ajuste al calcular la relacioacuten de los datos teoacutericos con

respecto a los experimentales (R2) se concluye que el ajuste no fue tan bueno

55

313 Comparacioacuten entre el crecimiento micelial de P cubensis en los

cultivos sumergidos utilizando glucosa y sacarosa como fuente de

carbono

Ahora bien es igualmente importante realizar un anaacutelisis comparativo entre ambas

fuentes de carbono empleadas con el fin de determinar si existen o no diferencias

significativas entre dichas fuentes de carbono

De acuerdo al anaacutelisis estadiacutestico se dice que existen diferencias significativas del

crecimiento micelial del P cubensis en cuanto al diacutea y la concentracioacuten de

sustrato empleado es decir concentracioacuten de glucosa y sacarosa (Anexo 3) pero

se observa claramente que no hay diferencias significativas de dicho crecimiento

con respecto al tipo de sustrato utilizado debido a que el P-valor arrojado por la

estadiacutestica fue de 01217 lo que sugiere que se debe utilizar la sacarosa gracias

a la disminucioacuten de costos que se generariacutean durante el proceso todo ello gracias

al costo de la sacarosa es inferior al de glucosa Sin embargo para elegir la fuente

de carbono que mejores resultados arrojoacute no soacutelo se basoacute en la cantidad de

biomasa producida sino que se procedioacute a examinar los barridos espectrales

arrojados por el anaacutelisis de HPLC con el fin de determinar la fuente de carbono

que mejor resolucioacuten mostroacute del alcaloide que en esta investigacioacuten fue glucosa a

una concentracioacuten de 50 gL

De igual manera el graacutefico 7 muestra las medias obtenidas mediante el anaacutelisis

estadiacutestico para las fermentaciones trabajadas con glucosa y sacarosa Aun asiacute

es necesario hacer hincapieacute que eacuteste no es el criterio principal para la obtencioacuten

del medio que mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten por lo tanto se

deben seguir realizando los diferentes anaacutelisis descritos anteriormente en este

trabajo

56

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y

sacarosa)

Media para glucosa (a) 029

Media para sacarosa (a) 032

aa

0

01

02

03

Conc

entr

acioacute

n bi

omas

a (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 7 Crecimiento micelial para dos diferentes fuentes de carbono (glucosa y sacarosa)

314 Crecimiento micelial del P cubensis en cultivo sumergido utilizando

glucosa y fenilalanina en el medio

Se decidioacute realizar un uacuteltimo ensayo acerca del efecto que teniacutea la adicioacuten de un

aminoaacutecido llamado Fenilalanina (FA) al medio Fang-Zhong sobre la produccioacuten

del alcaloide y por ende sobre la generacioacuten de biomasa

Debido a los anaacutelisis realizados anteriormente se concluyoacute que la mejor fuente de

carbono fue la glucosa a una concentracioacuten de 50 gL De la misma manera que

en los numerales anteriores se evaluoacute la cineacutetica del crecimiento micelial del P

cubensis mediante los meacutetodos de peso huacutemedo y peso seco Las mediciones

fueron realizadas por duplicado y promediadas para la fuente de carbono elegida

(glucosa 50 gL) y las diferentes concentraciones de FA en el medio

correspondientes a 05 gL 1 gL 15 gL con el fin de encontrar el medio que

mejores resultados arrojoacute en cuanto a crecimiento micelial y generacioacuten del

57

alcaloide de intereacutes Los datos obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco se

muestran en el graacutefico 8

Cabe resaltar que junto con las tres fermentaciones de 05 gL 10 gL y 15 gL

de FA se montaron a su vez seis muestras correspondientes a los diacuteas 12 13 y

14 de la fermentacioacuten que conteniacutea 0 gL de FA eacutesto con el propoacutesito de analizar

los datos de manera estadiacutestica y poder hacer comparaciones con respecto a la

generacioacuten de biomasa y a la produccioacuten del alcaloide de intereacutes ambas medidas

con respecto a la concentracioacuten

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

11

12

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Biom

asa

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 8 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando diferentes concentraciones de FA y 50

gL de glucosa como fuente de carbono (Peso seco)

Al analizar el graacutefico 8 es decir el crecimiento micelial (concentracioacuten de

biomasa) seguacuten la concentracioacuten de FA en el tiempo se puede notar que no hubo

presencia de fase de latencia para ninguna de las concentraciones de FA

utilizadas ademaacutes el crecimiento de biomasa en cada caso se aprecia de manera

58

muy similar llegando los tres ensayos a la fase estacionaria el diacutea 12 de la

fermentacioacuten

Observando el graacutefico 8 se puede identificar que el mayor contenido de biomasa

fue de 108 gL obtenida el diacutea 13 para una concentracioacuten 10 gL de FA para

concentraciones de 05 gL y 15 gL de FA la concentracioacuten maacutexima de biomasa

fue 106 gL y 101 gL respectivamente Auacuten asiacute al considerar los resultados

obtenidos se puede ratificar que es indiferente la cantidad de FA necesaria para

obtener concentracioacuten de biomasa por ende se decide que el medio que mejores

resultados arrojoacute fue el que conteniacutea 05 gL FA debido a que fue la

concentracioacuten de FA que mejor resolucioacuten del alcaloide presentoacute paraacutemetro

observado mediante los cromatogramas obtenidos del anaacutelisis de HPLC (Anexos

19 20 y 21) y ademaacutes porque con dicha cantidad los costos de la materia prima

seriacutean menores Cabe resaltar que el uso de FA generoacute un aumento significativo

duplicando la produccioacuten de biomasa por lo tanto se testifica que siacute hubo

duplicacioacuten en cuanto a la concentracioacuten de biomasa en los medios que conteniacutea

FA con respecto a los medios que no conteniacutean FA se dice entonces que a su

vez se podriacutea haber generado mayor cantidad de Psilocibina en los medios que

teniacutean FA ya que dicho alcaloide se produce de manera intracelular por tal

razoacuten al aumentar la cantidad de biomasa en el medio se aumenta la cantidad de

dicho alcaloide

De igual manera se analizaron los datos estadiacutesticamente y se llegoacute a apreciar

que no existen diferencias significativas en cuanto a la produccioacuten de biomasa y la

cantidad de FA utilizada en el medio Del mismo modo al analizar la tabla de

contrastes muacuteltiple de rangos se reitera que siacute existen diferencias significativas

entre el crecimiento micelial de biomasa (concentracioacuten de biomasa) en el tiempo

cuando se trabajoacute con FA o sin eacuteste Eacutesto se puede observar en el graacutefico 9

(Anexo 4)

59

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 032

Media 05 gL FA (b) 065

Media 10 gL FA (b) 066

Media 15 gL FA (b) 069

a

b b b

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

Conc

entr

acioacute

n bi

omas

a (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 9 Crecimiento micelial para glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y tres diferentes concentraciones de FA

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute 50 gL de

glucosa como fuente de carbono y diferentes concentraciones de FA

En primer lugar se fijaron los valores de crecimiento maacuteximo de biomasa para

cada una de las concentraciones obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco con

el fin de hallar los paraacutemetros cineacuteticos mediante el modelo logiacutestico Los

crecimientos maacuteximos de biomasa obtenidos fueron los siguientes 106 gL 108

gL y 101 gL para concentraciones de 05 gL 10 gL y 15 gL de FA

respectivamente y 50 gL de glucosa

Una vez realizado el modelo logiacutestico para cada tratamiento se obtuvieron los

valores de velocidad maacutexima de crecimiento y concentracioacuten de biomasa inicial

para cada ensayo los cuales se muestran en la tabla 4

60

Tabla 4 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando 50 gL de glucosa

como fuente de carbono y diferentes concentraciones de FA

05gL 10gL 15gL

microx (diacutea-sup1) 018 microx (diacutea-sup1) 012 microx (diacutea-sup1) 012

micromax (diacutea-sup1) 045 micromax (diacutea-sup1) 035 micromax (diacutea-sup1) 044

X0 (gL) 01 X0 (gL) 017 X0 (gL) 016

R2 095 R2 082 R2 088

Seguacuten los valores arrojados por el modelo logiacutestico que se encuentran

presentados en la tabla 4 se puede decir que se presentoacute una valor de biomasa

inicial similar para los tratamientos de 1 gL y 15 gL de FA mientras que para las

fermentaciones que conteniacutean 05 gL de FA se tiene una diferencia de un 50

aproximadamente Ademaacutes se puede observar que a la concentracioacuten de 05 gL

de FA es la que mayor velocidad maacutexima de crecimiento presenta siendo esta

045 diacuteamacrsup1 a su vez dicha concentracioacuten presentaacute la microx mayor correspondiente a

018 diacutea-1 Debido a eacutesto y al criterio de mejor resolucioacuten del alcaloide observado

en los anaacutelisis de HPLC (Anexos 19 20 y 21) se concluye que el medio que

mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten para la generacioacuten de biomasa

y la produccioacuten de la Psilocibina es 05 gL de FA y 50 gL de glucosa

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos el graacutefico 10 muestra

los valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales graficados con

respecto al tiempo

61

0

02

04

06

08

1

12

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Bio

mas

a (g

L)

Tiempo (Diacutea)

X exp (05 gL) X exp (10 gL) X exp (15 gL)

X teoacuterico (05 gL) X teoacuterico (10 gL) X teoacuterico (15 gL)

Graacutefico 10 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes

concentraciones de FA y 50 gL de glucosa

Se puede decir gracias al graacutefico 10 que los valores de biomasa experimentales

se ajustaron a los valores de biomasa teoacutericos hallados mediante el modelo

logiacutestico es decir la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

cuando se usaron diferentes concentraciones de FA en el medio se ajustoacute

correctamente al modelo logiacutestico esto se reitera con los valores de R2 mostrados

anteriormente en la tabla 4

32 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE

DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

La evaluacioacuten del consumo de sustrato durante la fermentacioacuten con respecto al

tiempo es de suma importancia puesto que eacuteste es el principal componente

limitante del crecimiento presente en el medio de cultivo

62

A continuacioacuten se analizaraacuten dichos consumos para los diferentes ensayos

321 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando diferentes concentraciones de glucosa

Una vez halladas las concentraciones de sustrato para cada una de las

fermentaciones que conteniacutean glucosa en el medio se procedioacute a graficar dichos

valores con respecto al tiempo

El graacutefico 11 ilustra los datos obtenidos sobre el consumo de sustrato de las tres

fermentaciones que conteniacutean glucosa y a su vez como se comportoacute el

crecimiento de biomasa para cada ensayo durante los 14 diacuteas de fermentacioacuten

0

01

02

03

04

05

06

07

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14B

iom

asa

(gL

)

Glu

cosa

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50GL 70 GL 30gL 50gL 70gL

Graacutefico 11 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de glucosa como

fuente de carbono

Al observar el graacutefico 11 se expone que el P cubensis consumioacute mayor cantidad

de glucosa cuando esta estaba a una concentracioacuten de 70 gL correspondiendo a

63

un porcentaje de 62 mientras que para 50 gL y 30 gL fue de 23 y 30

respectivamente

Comparando el consumo de glucosa en sus diferentes concentraciones con el

crecimiento micelial del hongo se puede observar que a una concentracioacuten de

glucosa de 30 gL no soacutelo se tuvo un menor consumo de sustrato sino que

tambieacuten se generoacute un menor crecimiento de biomasa Mientras que a

concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa a pesar de presentar diferencias

en cuanto al porcentaje de sustrato consumido el crecimiento micelial es similar

(no presenta diferencias significativas) lo que indica que el hongo no requiere

tanta concentracioacuten de glucosa para su crecimiento eacutesto se puede afirmar soacutelo

para este ensayo a estas condiciones

De igual manera en el graacutefico 11 al analizar la tendencia del consumo de

sustrato las concentraciones de glucosa de 50 gL y 70 gL presentan una

disminucioacuten notoria hasta el diacutea 11 para dicho consumo Esto se debe a que en

ese diacutea inicioacute la fase estacionaria del hongo en ambas fermentaciones en donde

el P cubensis requeriacutea alimento uacutenicamente para mantenerse y producir

metabolitos secundarios Mientras que para la concentracioacuten de glucosa de 30 gL

el consumo de glucosa fue muy poco a partir del quinto diacutea de la fermentacioacuten

esto se atribuye a que la cineacutetica de crecimiento micelial del P cubensis presentoacute

una fase estacionaria temprana entre los diacuteas 8 y 11 indicando que no necesitaba

consumir casi glucosa puesto que no estaba creciendo

322 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando diferentes concentraciones de sacarosa

Los datos obtenidos sobre el consumo de sacarosa para cada una de las

concentraciones utilizadas (30 gL 50 gL y 70 gL de sacarosa) durante los 14

diacuteas de la fermentacioacuten se muestran en el graacutefico 12 a su vez se ilustran en dicho

64

graacutefico el comportamiento del crecimiento micelial para cada ensayo durante los

14 diacuteas de fermentacioacuten para efectos de anaacutelisis

0

01

02

03

04

05

06

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Sac

aro

sa (g

L)

Tiempo (diacuteas)

30gL 50gL 70gL 30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 12 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de sacarosa como

fuente de carbono

Al observar el graacutefico 12 se puede decir que el P cubensis consumioacute mayor

cantidad de sacarosa cuando eacutesta estaba a una concentracioacuten de 70 gL en el

medio presentando un porcentaje de consumo del 49 mientras que para las

concentraciones de 50 gL y 30 gL de sacarosa se tuvo un porcentaje de

consumo de 24 y 37 Esto igual que en el consumo de glucosa se puede

deber a que al tener mayor concentracioacuten de sustrato en el medio el P cubensis

genera mayor afinidad por el mismo haciendo que dicho hongo se consuma

grandes cantidades de sacarosa durante el tiempo

Igualmente se observa que aproximadamente en el noveno diacutea de la

fermentacioacuten las tres diferentes concentraciones de glucosa (30 gL 50 gL y 70

65

gL) se mantienen casi constantes en el tiempo ello gracias a que en este diacutea el

hongo se encontraba en fase estacionaria en los tres ensayos

323 Comparacioacuten entre el consumo de sustrato de P cubensis en los

cultivos sumergidos con diferentes fuentes de carbono

Con el fin de identificar cuaacutel de las dos fuentes de carbono fue consumida en

mayor proporcioacuten por parte del P cubensis se procedioacute a realizar un anaacutelisis

estadiacutestico donde comparamos las dos fuentes de carbono empleados con

respecto al consumo de sustrato obtenido (concentracioacuten de glucosa y sacarosa

en cada uno de los medios) donde se consiguioacute un P-valor de 00811 con

respecto al tipo de sustrato lo que indica que no existen diferencias en cuanto al

consumo de sustrato y el tipo del mismo es decir es indiferente cuaacutel de los dos

sustratos (glucosa o sacarosa) se utilice para que se del consumo del mismo por

parte del P cubensis Observacioacuten que se reitera en la tabla de contraste muacuteltiple

que muestra que se trabajoacute como un grupo homogeacuteneo Igualmente el graacutefico 13

muestra las medias de consumo de sustrato (concentracioacuten durante los 14 diacuteas)

obtenidas mediante el anaacutelisis estadiacutestico y reitera que no existen diferencias

significativas con respecto al tipo de sustrato utilizado para el cultivo del P

cubensis en medio sumergido (Anexo 5)

66

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 3431

Media sacarosa (a) 3678

a

a

32

34

36

38

Co

nce

ntr

acioacute

n s

ust

rato

(g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 13 Consumo de sustrato para cada una de las fuentes de carbono utilizadas

Aun asiacute al comparar los graacuteficos 11 y 12 se puede observar un mayor consumo

de glucosa que de sacarosa lo que lleva a concluir que es mejor emplear la

primera (glucosa)

324 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando glucosa y fenilalanina en el medio

Los datos obtenidos acerca del consumo de sustrato durante los 14 diacuteas de la

fermentacioacuten para cada uno de los medios que conteniacutean 50 gL de glucosa y

diferentes concentraciones de FA (05 gL 1 gL y 15 gL) se muestran en el

graacutefico 14 De igual manera se ilustran en dicho graacutefico las cineacuteticas de

crecimiento micelial para cada una de las fermentaciones que teniacutean 50 gL de

glucosa y diferentes concentraciones de FA con el fin de realizar los anaacutelisis

pertinentes

67

0

02

04

06

08

1

12

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Glu

cosa

50

gL

+ F

A (g

L)

Tiempo (diacuteas)

05gL 10gL 15gL 05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 14 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando 50 gL de glucosa como fuente de carbono y

diferentes concentraciones de FA

Analizando el graacutefico 14 se puede decir que el consumo de glucosa durante el

tiempo fue igual para las fermentaciones que conteniacutea concentraciones de 1 gL y

15 gL de FA dichos consumos corresponde a valores de 23 mientras que

para el ensayo que teniacutea una concentracioacuten de 05 gL de FA el porcentaje de

consumo fue del 18 Asimismo se presentaron diferencias significativas en

cuanto al consumo de sustrato entre los diferentes ensayos

El graacutefico 15 expone las medias del consumo de sustrato (concentracioacuten) de cada

una de las muestras y las diferencias existentes entre ellas se evidencia que la

adicioacuten de FA disminuyoacute el consumo de glucosa ademaacutes que en los ensayos se

presentaron tres grupos homogeacuteneos diferentes En el primer grupo (a) que

contiene las fermentaciones del P cubensis con una concentracioacuten de 50 gL de

glucosa y en ausencia de FA se obtuvo una media de 356 gL la cual indica un

mayor consumo de sustrato Luego el segundo grupo (c) se compone de las

concentraciones de 1 gL y 15 gL de FA presentando una media de 413 gL y

de 426 gL respectivamente y el uacuteltimo grupo (b) corresponde a una

68

concentracioacuten de 05 gL de FA el cual presenta el menor consumo de glucosa al

exponer una media 466 gL

Seguacuten lo anterior y el graacutefico 15 se dice que siacute existieron diferencias significativas

en cuanto al consumo de sustrato (concentracioacuten durante los 14 diacuteas) en los

uacuteltimos tres diacuteas cuando se trabajo con FA y sin FA y a su vez se encontraron

diferencias significativas de la concentracioacuten de sustrato en el medio cuando se

teniacutea una concentracioacuten de FA correspondiente a 05 gL con relacioacuten a las otras

dos concentraciones de FA (10 gL y 15 gL) mientras que entre estas dos

uacuteltimas concentraciones de FA (10 gL y 15 gL) no se encontraron diferencias

significativas (Anexo 6)

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 3564

Media 05 gL FA (b) 466

Media 10 gL FA (c) 4131

Media 15 gL FA (c) 426

a

b c c

0

10

20

30

40

50

60

Conc

entr

acioacute

n su

stra

to (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 15 Consumo de sustrato para cada una de las concentraciones de FA utilizadas

69

33 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE

DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

Las fuentes de proteiacutena que posee el medio de Fang-Zhong son extracto de

levadura y peptona que representan una cantidad de 10 gL para cada ensayo

eacutesta cantidad se mantuvo constante para cada fermentacioacuten

Se evaluoacute el consumo de proteiacutena por parte del P cubensis durante los 14 diacuteas

de la fermentacioacuten para cada uno de los ensayos

A continuacioacuten se analizan los resultados obtenidos para cada uno de los

tratamientos

331 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de glucosa

Una vez se calcularon las concentraciones de proteiacutena en el medio para cada

ensayo se graficaron dichos valores con respecto al tiempo

El graacutefico 16 muestra como se comportoacute el consumo de proteiacutena con respecto al

tiempo para cada una de las tres concentraciones de glucosa utilizadas y a su vez

como se comportoacute el crecimiento de biomasa para cada ensayo durante los 14

diacuteas de fermentacioacuten

70

0

01

02

03

04

05

06

07

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Pro

tein

a (g

L)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50 GL 70 GL 30 gL Biomasa 50 gL Biomasa 70 gL Biomasa

Graacutefico 16 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de glucosa como

fuente de carbono

Analizando el graacutefico 16 se puede observar que el consumo de proteiacutena se dio

casi en su totalidad El ensayo que mayor consumo de proteiacutena presentoacute fue el

que conteniacutea 30 gL de glucosa arrojando un porcentaje de consumo del 98

mientras que las fermentaciones realizadas a concentraciones de 50 gL y 70 gL

de glucosa presentaron un porcentaje de consumo de proteiacutena del 91 y 90

respectivamente

Al enfocarnos en la relacioacuten existente entre el consumo de proteiacutena y el

crecimiento micelial del P cubensis se puede notar gracias al graacutefico 16 que la

relacioacuten es directamente proporcional debido a que el consumo de proteiacutena fue

permanente mientras el hongo se encontraba en fase exponencial es decir el P

cubensis necesitaba de la proteiacutena para aumentar su crecimiento mientras que en

el momento en que el microorganismo comenzoacute su fase estacionaria la

concentracioacuten de proteiacutena en el medio se mantuvo constante esto uacuteltimo soacutelo es

vaacutelido para concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa puesto que ambas

llegaron a la fase estacionaria

71

332 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de sacarosa

Una vez obtenidos los valores de consumo de proteiacutena para cada concentracioacuten

de sacarosa utilizada se precedioacute a graficarlos con respecto al tiempo dichos

datos se encuentran en el graacutefico 17 De igual manera en este graacutefico se

representa la cineacutetica de crecimiento de biomasa para el P cubensis de acuerdo a

las distintas concentraciones de sacarosa utilizadas

0

01

02

03

04

05

06

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Prot

eiacutena

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50 GL 70 GL 30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 17 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de sacarosa como

fuente de carbono

El graacutefico 17 ilustra el consumo casi en su totalidad de la proteiacutena para cada uno

de los tratamientos El ensayo que mayor consumo de proteiacutena presentoacute fue el

que conteniacutea 30 gL de sacarosa exponiendo un porcentaje de consumo del 89

mientras que las concentraciones de 50 gL y 70 gL de sacarosa arrojaron

porcentajes de consumo del 86 y 57 respectivamente

Ahora bien al analizar el crecimiento del P cubensis con respecto al consumo de

proteiacutena se evidencia claramente que el consumo disminuyoacute permanentemente

72

en el tiempo mientras el hongo se encontraban en estado exponencial indicando

el intereacutes del P cubensis por la proteiacutena siendo eacutesta utilizada por el mismo para

aumentar su tamantildeo y biomasa

Durante los diacuteas 4 y 10 las fermentaciones que conteniacutean concentraciones de 30

gL y 70 gL de sacarosa presentaron un alto consumo de proteiacutena a pesar de

que el P cubensis se encontraba en estos dos ensayos en fase estacionaria fase

en la cual no se requiere consumir grandes cantidades de sustrato puesto que el

hongo soacutelo necesitaba alimentarse para mantenerse o para producir productos no

ligados al crecimiento maacutes no para cambiar la cantidad de biomasa presente en el

medio Asimismo la concentracioacuten de 50 gL de sacarosa tambieacuten presentoacute un

alto consumo de proteiacutena durante los diacuteas 4 y 8 en donde se creiacutea estar en una

fase estacionaria temprana lo dicho anteriormente reitera una vez maacutes la afinidad

que el P cubensis presentoacute con respecto a las fuentes de proteiacutena usadas

333 Comparacioacuten entre el consumo de proteiacutena de P cubensis en los

cultivos sumergidos con diferentes fuentes de carbono

Con el fin de conocer cuaacutel de los dos tipos de sustrato empleado fue mayormente

consumido se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico

En el graacutefico 18 se ilustran las medias de consumo de proteiacutena (concentracioacuten)

arrojadas mediante el anaacutelisis estadiacutestico sobre el consumo de proteiacutena cuando se

utilizoacute glucosa o sacarosa en el medio y se evidencia que existen diferencias

significativas en cuanto a la concentracioacuten de proteiacutena en el tiempo en el medio

cuando se realizoacute el experimento con glucosa y cuando se utilizoacute sacarosa

arrojando asiacute dos grupos homogeacuteneos el primero (a) presenta una media de 465

gL mientras que el grupo dos (b) arroja un valor de media de 609 gL indicando

un menor consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en el medio sumergido

73

de Fang-Zhong cuando se utilizoacute sacarosa como principal fuente de carbono

(Anexo 7)

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 465

Media sacarosa (b) 609

a

b

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Conc

entr

acioacute

n pr

oteiacute

na (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 18 Consumo de proteiacutena para cada una de las fuentes de carbono utilizadas

334 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

glucosa y FA en el medio

Una vez se obtuvo la concentracioacuten de proteiacutena en el medio para cada

concentracioacuten de FA utilizada se precedioacute a graficar dichos valores con respecto

al tiempo los cuales se ilustran en el graacutefico 19 ademaacutes se muestran en dicho

graacutefico las cineacuteticas de crecimiento de biomasa para cada ensayo

74

0

02

04

06

08

1

12

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Pro

teiacuten

a (g

L)

Tiempo (diacuteas)

05 gL 1 gL 15 gL 05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 19 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando 50 gL de glucosa como fuente de carbono y

diferentes concentraciones de FA

De igual forma que para la fermentacioacuten que teniacutea 50 gL de glucosa en el medio

realizada anteriormente para dichos ensayos el consumo de proteiacutena fue

permanente y se dio casi en su totalidad El ensayo que mayor consumo de

proteiacutena presentoacute fue el que conteniacutea 05 gL de FA arrojando un porcentaje de

consumo del 86 aun asiacute el porcentaje de consumo arrojado por la fermentacioacuten

de 1 gL de FA fue del 84 indicando que no existen diferencias con respecto al

consumo de proteiacutena entre dichas cantidades de FA utilizadas Mientras que el

porcentaje de consumo para 15 gL de FA fue inferior presentando un valor del

72 De acuerdo a los resultados mencionados anteriormente se puede decir que

a mayor concentracioacuten de FA en el medio se presenta menor consumo de

proteiacutena por parte del P cubensis esto se puede afirmar uacutenicamente para los

resultados obtenidos durante esta investigacioacuten a ciertas condiciones

Analizando ahora la relacioacuten entre el consumo de proteiacutena y el crecimiento

micelial se puede ver que al igual que para los ensayos con glucosa a 50 gL se

75

tiene un consumo permanente mientras se estaacute en fase exponencial y una vez se

llega a la fase estacionario alrededor del diacutea 12 la concentracioacuten de proteiacutena en

el medio se estabilizoacute

A la hora de indagar los datos estadiacutesticamente se puede observar que no existen

diferencias significativas sobre el consumo de proteiacutena (concentracioacuten) en el

tiempo con respecto al tipo de sustrato pero al comparar los resultados con los

ensayos donde se antildeadioacute FA al medio se encontroacute que siacute existen diferencias

significativas Se crearon dos grupos homogeacuteneos el primero cuenta con glucosa

y sacarosa presentando medias (cantidad de proteiacutena en el medio) de 468 gL y

473 gL respectivamente mientras que el ensayo con FA se encuentra en otro

grupo en donde su consumo de proteiacutena fue menor presentando una media

(cantidad de proteiacutena en el medio) de 614 gL (Anexo 8)

Tratamientos con y sin FA

Media glucosa (a) 468

Media sacarosa Proteiacutena (a) 473

Media fenilalanina (b) 614

a a

b

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Co

nce

ntr

acioacute

n p

rote

iacutena

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 20 Consumo de proteiacutena para los ensayos con y sin FA

76

34 ESTUDIO CUALITATIVO DE LA PRESENCIA DEL ALCALOIDE

Posterior a las fermentaciones de glucosa sacarosa y glucosa 50 gL con FA y

los respectivos anaacutelisis se realizoacute un uacuteltimo anaacutelisis que a la vez fue el de mayor

relevancia a la hora de determinar cuaacutel de los medios fue el que mejores

resultados arrojoacute En primera instancia se utilizoacute el reactivo de Dragendorff como

indicador de alcaloide para analizar las muestras de los diacuteas 12 13 y 14 con el fin

de esclarecer la presencia de alcaloides (Anexo 17)

Una vez detectada la presencia de alcaloides gracias a la coloracioacuten naranja

presentada en las muestras se procedioacute a realizar la teacutecnica de HPLC con el fin

de hallar un porcentaje del compuesto de intereacutes basado en las aacutereas obtenidas

de los cromatogramas (asumiendo un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72

minutos)

341 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el

medio no conteniacutea FA

A la hora de analizar y confirmar cuaacutel fue el mejor ensayo de los experimentos

realizados se tuvo como criterio base determinar la fuente de carbono y su

respectiva concentracioacuten que mejor presencia del compuesto de intereacutes arrojoacute

supuesto a un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

Inicialmente al obtener los anaacutelisis estadiacutesticos se deduce que no existieron

diferencias significativas entre el aacuterea del pico de intereacutes con respecto a todos los

picos arrojados por el cromatograma y los factores estudiados (tipo de sustrato

diacutea de fermentacioacuten y concentracioacuten) puesto que se obtuvieron valores de P-valor

77

de 03310 09580 y 08336 respectivamente es decir no importa queacute tipo de

sustrato se utilice la produccioacuten de alcaloide no tendraacute variaciones (Anexo 9)

Al analizar el graacutefico 21 se puede observar que las medias de las aacutereas halladas

para los diferentes ensayos con glucosa y sacarosa no presentaron diferencias

significativas es decir pertenecen al mismo grupo homogeacuteneo (a) lo que ratifica

lo dicho anteriormente

Tratamiento de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 235916

Media sacarosa (a) 337147

a

a

0

7000

14000

21000

28000

35000

42000

Aacutere

a de

Com

pues

to

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 21 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para las dos fuentes de carbono

Por tal razoacuten fue necesario hacer un anaacutelisis cualitativo de los cromatogramas

obtenidos mediante HPLC el cual se basoacute en la forma del pico arrojado por la

teacutecnica La figura 6 ilustra dicho anaacutelisis

78

Buena resolucioacuten de pico Mala resolucioacuten de pico

(a) (b)

Figura 6 Cromatogramas de dos diferentes fermentaciones de P cubensis que ilustran el criterio de escogencia del mejor ensayo realizado (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

Primero fue necesario observar el tamantildeo del pico y posterior a eacutesto determinar

su resolucioacuten La figura 6 ilustra dos ejemplos el de 50 gL de glucosa el diacutea 13 y

50 gL de sacarosa el diacutea 14 mientras el primero muestra un pico grande y

definido la segunda fermentacioacuten ilustra un pico grande pero poco definido

indicando que en este caso no se resolvioacute correctamente el alcaloide es decir no

se logroacute una buena separacioacuten De esta manera se analizaron los diferentes

cromatogramas para los diacuteas 12 (Anexo 19) 13 (Anexo 20) y 14 (Anexo 21) de

cada fermentacioacuten arrojando diferencias entre los ensayos y llevando a la

conclusioacuten de que la fermentacioacuten que mejores resultados arrojoacute fue la que

conteniacutea 50 gL de glucosa

79

342 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el

medio conteniacutea FA

Despueacutes de realizada la fermentacioacuten con glucosa 50 gL y concentraciones de

FA de 05 gL 10 gL y 15 gL se procedioacute de igual manera que en el estudio sin

FA a evaluar cuaacutel de estas tres concentraciones de FA exhibioacute mejor resolucioacuten

del alcaloide

Inicialmente se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico el cual arrojoacute que no existen

diferencias significativas con respecto al aacuterea de pico que en este caso debido al

supuesto representa la Psilocibina y los diacuteas 12 13 y 14 de la fermentacioacuten

Mediante el graacutefico 22 se puede decir que en los uacuteltimos tres diacuteas de las

fermentaciones que conteniacutean FA en el medio no existen diferencias significativas

con respecto al alcaloide de intereacutes obtenido es decir en los tres se produjo el

alcaloide (Anexo 10)

Tratamientos de los uacuteltimos tres diacuteas de fermentacioacuten usando FA

Media diacutea 12 (a) 411758

Media diacutea 13 (a) 413401

Media diacutea 14 (a) 44860

a a a

0

10000

20000

30000

40000

50000

Aacutere

a Co

mpu

esto

Letras diferentes denotan diferencias significativas

Graacutefico 22 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos en los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten

con FA y glucosa

80

Igual que en numeral anterior fue necesario realizar anaacutelisis cualitativo para los

cromatogramas por ende se requirioacute observar el tamantildeo del pico y posterior a

eacutesto determinar su resolucioacuten

Buena resolucioacuten de pico Mala resolucioacuten de pico

(a) (b)

Figura 7 Cromatogramas de dos diferentes fermentaciones de P cubensis que ilustran el criterio de escogencia del mejor ensayo realizado (a) 05 gL

FA (b) 15 gL FA

La figura 7 ejemplifica el anaacutelisis realizado para la seleccioacuten del mejor ensayo

ejecutado Se tienen dos cromatogramas el de 05 gL de FA en el diacutea 13 y el de

15 gL de FA para el mismo diacutea

A todos los cromatogramas obtenidos para los diacuteas 12 (Anexo 19) 13 (Anexo 20)

y 14 (Anexo 21) se realizoacute el mismo anaacutelisis y se concluyoacute que la concentracioacuten

maacutes apropiada para la obtencioacuten de la los compuestos producidos por P cubensis

fue de 05 gL de FA debido a que eacuteste generariacutea una disminucioacuten en los costos

81

35 ESTUDIO PORCENTUAL (AacuteREA) DEL ALCALOIDE REALIZADO PARA

LOS DIFERENTES ENSAYOS

Se calculoacute el porcentaje de aacuterea correspondiente al pico que identificoacute que se

asumioacute como el correspondiente a la Psilocibina gracias a la suposicioacuten realizada

del tiempo de retencioacuten

A continuacioacuten se presentan los valores obtenidos y sus respectivos anaacutelisis para

cada tratamiento

351 Porcentaje de la Psilocibina (suposicioacuten) cuando el medio no conteniacutea

FA

Debido a que no se contaba con un estaacutendar de Psilocibina los resultados

mostrados en la tabla 5 se obtuvieron realizando un porcentaje con respecto a las

aacutereas bajo la curva arrojadas mediante el anaacutelisis de cromatografiacutea de alta

eficiencia (Anexos 19 20 y 21) En dichos anexos se encuentran resaltadas en

negrilla aquellas aeacutereas utilizadas

Tabla 5 Porcentaje de aacuterea hallado mediante HPLC para los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten con concentraciones de 30 gL 50 gL y 70 gL de glucosa

y sacarosa con un tiempo de retencioacuten de 62 y 72 minutos

Diacutea Glucosa

(gL)

Aacuterea

(compuesto

Tr= 62-72)

Sacarosa

(gL)

Aacuterea

(compuesto

Tr= 62-72)

12 30 60650 30 3664

12 50 7396 50 5857

12 70 4816 70 3415

13 30 702 30 2876

13 50 6815 50 4113

13 70 6733 70 5583

14 30 4824 30 2756

14 50 4821 50 2792

14 70 017 70 1429

82

A la hora de analizar los datos de la tabla 5 se puede observar que el mayor

porcentaje de aacuterea se obtuvo cuando se trabajoacute con glucosa como fuente de

carbono y concretamente a una concentracioacuten de 50 gL

Analizando los datos estadiacutesticamente no se obtuvieron diferencias significativas

en cuanto a la produccioacuten del compuesto (aacuterea) con respecto al tipo de sustrato

utilizado durante las fermentaciones es decir es indiferente si se utiliza glucosa o

sacarosa en el cultivo de P cubensis en medio sumergido de Fang-Zhong

El graacutefico 23 ilustra las medias (aacuterea) obtenidas para la produccioacuten de alcaloide en

las dos diferentes fuentes de carbono es decir glucosa y sacarosa exponiendo

un uacutenico grupo homogeacuteneo con medias (produccioacuten de alcaloide) de aacutereas de

219635 y 234391 para glucosa y sacarosa respectivamente (Anexo 11)

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 219635

Media sacarosa (a) 234391

a

a

2000

2100

2200

2300

2400

Aacuterea

Com

pues

to

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 23 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para cada una de las fuentes de carbono

utilizadas

Aun asiacute estudiando los graacuteficos de HPLC con el criterio mencionado

anteriormente es decir observando el tamantildeo del pico y su resolucioacuten del mismo

83

se observoacute claramente que la presencia del alcaloide (tiempo de retencioacuten

supuesto entre 62 y 72 minutos) fue mejor cuando se trabajoacute con glucosa a una

concentracioacuten de 50 gL debido que presenta el mejor pico

352 Porcentaje de aacuterea de compuestos presentes en P cubensis cuando

el medio conteniacutea FA

Con el fin de observar si la adicioacuten de FA al medio si arrojoacute mejores resultados en

cuanto a la produccioacuten del compuesto presente entre un rango de 62 y 72

minutos como tiempo de retencioacuten se procedioacute a calcular el porcentaje del aacuterea

de intereacutes de acuerdo a las aacutereas arrojadas para cada ensayo por medio del

anaacutelisis de HPLC Los datos obtenidos se ilustran a continuacioacuten en la tabla 6

Tabla 6 Porcentaje hallado mediante HPLC para los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten con concentraciones de 05 gL 10 gL y 15 gL de FA y 50 gL

de glucosa con un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

Diacutea

Glucosa

50 gL +

FA

Aacuterea

(compuesto

Tr=62-72)

12 0 4315

12 05 2931

12 1 6236

12 15 847

13 0 3257

13 05 7549

13 1 4790

13 15 2721

14 0 4822

14 05 3863

14 1 5801

14 15 2102

84

Al detallar la tabla 6 puede observarse que el ensayo que mayor porcentaje de

aacuterea arrojoacute fue el que conteniacutea 05 gL de FA arrojando su maacuteximo porcentaje

correspondiente a 755 el diacutea 13 Aun asiacute las diferencias existentes entre ellos

no fueron significativas

Ahora bien al analizarlos estadiacutesticamente se encontroacute que la produccioacuten del

alcaloide en presencia de FA presentoacute la misma tendencia que los ensayos

analizados anteriormente sin eacutesta pero gracias a que este aminoaacutecido duplico la

cantidad de biomasa y debido a que el compuesto de intereacutes se produce

intracelularmente se afirma que el uso de FA aumentoacute la generacioacuten del

compuesto evaluado (Anexo 12)

El graacutefico 24 presenta las diferentes medias en cuanto al porcentaje de aacuterea del

compuesto presente entre 62 y 72 minutos para los diferentes tratamientos de

glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y sus concentraciones respectivas de FA

Claramente se ve que soacutelo existe un grupo homogeacuteneo lo que reafirma que no

existen diferencias significativas de la produccioacuten con respecto a las

concentraciones de FA

85

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 3122

Media 05 gL FA (a) 2391

Media 10 gL FA (a) 2823

Media 15 gL FA (a) 2113

a

aa

a

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Aacutere

a Co

mpu

esto

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 24 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para cada una de las concentraciones de

FA utilizadas

Debido a que no se encontraron diferencias significativas en cuanto al porcentaje

de aacuterea obtenido mediante los cromatogramas se concluye que el mejor medio es

el que tiene como fuente de carbono glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y una

adicioacuten de 05 gL de FA puesto que genera una disminucioacuten en costos

86

CONCLUSIONES

No existen diferencias significativas en el crecimiento micelial de P

cubensis en medio sumergido Fang-Zhong cuando se trabaja con fuentes

de carbono glucosa y sacarosa sin embargo se decide trabajar con 50 gL

de glucosa puesto que eacuteste tiene una buena presencia de alcaloide y a su

vez una mejor produccioacuten de biomasa

La concentracioacuten de glucosa utilizada para el crecimiento de P cubensis

influye en el crecimiento micelial obteniendo concentraciones de biomasa

de 062 gL 055 gL y 048 gL para concentraciones de sustrato de 70 50

y 30 gL de glucosa siendo las dos primeras significativamente diferentes

con respecto a la de 30 gL

La concentracioacuten de sacarosa utilizada para el crecimiento de P cubensis

influye en el crecimiento micelial obteniendo concentraciones de biomasa

de 057 gL 045 gL y 026 gL para concentraciones de sustrato de 70 50

y 30 gL de sacarosa siendo significativamente diferentes entre ellas

La resolucioacuten de los picos obtenidos por RP-HPLC del extracto de P

cubensis fue mayor para las fermentaciones realizadas con una

concentracioacuten de 50 gL de glucosa lo que conllevoacute a utilizarlo al realizar

los ensayos que conteniacutean en el medio FA

La concentracioacuten de biomasa de P cubensis obtenida en cultivo sumergido

en medio Fang-Zhong con glucosa se duplicoacute con la adicioacuten de FA No

obstante no existen diferencias significativas entre las concentraciones de

FA utilizadas

87

El consumo de proteiacutena presentada por P cubensis en medio Fang-Zhong

fue casi del 100 mientras que el consumo de sustrato para el mismo

medio estuvo alrededor del 40

El consumo de sustrato durante el transcurso de las fermentaciones que no

conteniacutean FA en el medio no presentoacute diferencias significativas con

respecto a las dos fuentes de carbono utilizadas Mientras que en aquellas

fermentaciones donde se agregoacute FA al medio siacute existieron diferencias

significativas entre las fermentaciones de 15 y 1 gL de FA con respecto a

los ensayos realizados con 05 gL FA Sin embargo el P cubensis

consumioacute mayor cantidad de sustrato cuando el medio no conteniacutea FA

Se evidencioacute que el P cubensis consumioacute mayor cantidad de proteiacutena

cuando el sustrato utilizado en el medio fue glucosa y a su vez se detecto

que la adicioacuten de FA al medio tuvo como efecto la disminucioacuten en el

consumo de sustrato por parte del microorganismo

El consumo de sustrato y de proteiacutena tuvo un comportamiento similar

puesto que fue consumido permanentemente durante la fase exponencial

para cada uno de los tratamientos realizados es decir las concentraciones

de 30 gL 50 gL y 70 gL de glucosa y sacarosa como fuente de carbono y

de 05 gL 1 gL y 15 gL de FA teniendo como fuente de carbono glucosa

a una concentracioacuten de 50 gL mientras que en la fase estacionaria su

consumo se disminuyoacute permaneciendo casi constante

Despueacutes de realizados los estudios en cuanto a la produccioacuten del

compuesto presente entre 62 y 72 minutos para cada uno de los ensayos

no se evidenciaron diferencias significativas entre las dos fuentes de

carbono utilizadas (glucosa y sacarosa)

88

La adicioacuten del precursor llamado Fenilalanina (FA) al medio sumergido

Fang-Zhong para llevar a cabo el cultivo del P cubensis tuvo influencia en

cuanto a la produccioacuten de compuesto presente entre tiempo de retencioacuten de

62 y 72 minutos debido a que eacuteste duplicoacute la concentracioacuten de biomasa

en el medio se dice entonces que la produccioacuten aumentoacute al ser eacuteste de

produccioacuten intracelular

La resolucioacuten del compuesto presente entre el tiempo de retencioacuten de 62 a

72 minutos se obtuvo mejor en el ensayo que conteniacutea 05 gL de FA y al

saber que no existieron diferencias significativas en la produccioacuten en cuanto

al porcentaje de aacutereas obtenido con respecto a las demaacutes concentraciones

de FA se afirma que eacuteste es el medio que mejores resultados arrojoacute para

el crecimiento de P cubensis y la produccioacuten de Psilocibina

89

RECOMENDACIONES

Se sugiere observar el efecto que tiene la variacioacuten de las revoluciones a

las cuales se realizaron las fermentaciones para ver como variacutea el

crecimiento del P cubensis en medio sumergido Fang-Zhong con respecto

a dicho factor

Debido a que soacutelo se realizaron anaacutelisis sobre el crecimiento del P

cubensis en medio sumergido haciendo uso de dos sustratos diferentes

(glucosa y sacarosa) seriacutea recomendable realizar el mismo anaacutelisis para

otro tipo de sustrato como por ejemplo melaza por su bajo costo

Del mismo modo seriacutea apropiado realizar el estudio con otro tipo de

precursor y en otras concentraciones para ver la incidencia de eacuteste en el

comportamiento del hongo

Se recomienda realizar un escalamiento de dicho proceso en un biorreactor

con el fin de evaluar a mayor escala el crecimiento del P cubensis y la

produccioacuten del alcaloide

Debido a que la proteiacutena se comportoacute como el principal nutriente se sugiere

para una proacutexima investigacioacuten evaluar diferentes concentraciones de

proteiacutena en el medio

90

ANEXOS

Anexo 1 Anaacutelisis de varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa

Tabla 7 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa)

Tabla 8 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa)

91

Anexo 2 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con sacarosa

Tabla 9 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (sacarosa)

Tabla 10 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (sacarosa)

92

Anexo 3 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa y sacarosa

Tabla 11 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa y

sacarosa)

Tabla 12 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa y

sacarosa)

93

Anexo 4 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa 50 gL y FA

Tabla 13 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa 50 gL y

FA)

Tabla 14 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa

50 gL y FA)

94

Anexo 5 Anaacutelisis de varianza (ANOVA) para el consumo de sustrato en las

fermentaciones sin FA

Tabla 15 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Sustrato sin FA

Tabla 16 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Sustrato sin FA

95

Anexo 6 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de sustrato en las

fermentaciones con FA

Tabla 17 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Sustrato con FA

Tabla 18 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Sustrato con FA

96

Anexo 7 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de proteiacutena en las

fermentaciones sin FA

Tabla 19 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Proteiacutena sin FA

Tabla 20 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Proteiacutena sin FA

97

Anexo 8 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de proteiacutena en las

fermentaciones con FA

Tabla 21Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Proteiacutena con FA

Tabla 22 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Proteiacutena con FA

98

Anexo 9 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la produccioacuten de Psilocibina en

las fermentaciones sin FA

Tabla 23 Anaacutelisis de Varianza para la produccioacuten de Psilocibina sin FA

Tabla 24 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la produccioacuten de Psilocibina

seguacuten el Sustrato sin FA

99

Anexo 10 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la produccioacuten de Psilocibina en las fermentaciones con FA

Tabla 25 Anaacutelisis de Varianza para la produccioacuten de Psilocibina con FA

Tabla 26 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la produccioacuten de Psilocibina

seguacuten el diacutea con FA

100

Anexo 11 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la cuantificacioacuten porcentual de

Psilocibina en las fermentaciones sin FA

Tabla 27 Anaacutelisis de Varianza para la cuantificacioacuten de Psilocibina sin FA

Tabla 28 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la cuantificacioacuten de Psilocibina

seguacuten el tipo de sustrato sin FA

101

Anexo 12 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la cuantificacioacuten porcentual de

Psilocibina en las fermentaciones con FA

Tabla 29 Anaacutelisis de Varianza para la cuantificacioacuten de Psilocibina con FA

Tabla 30 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la cuantificacioacuten de Psilocibina

seguacuten la concentracioacuten con FA

102

Anexo 13 Determinacioacuten de consumo de azuacutecares por el meacutetodo de DNS

(Aacutecido Dinitrosaliciacutelico)

a DNS para glucosa

Pasos para preparar DNS

Disolver 16 gr de NaOH en agua destilada

Adicionar 30 gr de tartrato de Na y K

Aforar a 100 ml con agua destilada

Almacenar en frascos aacutembar a 4degC

Se debe mantener un stock de glucosa 4mgml y almacenarlo a 4degC A partir

de la solucioacuten de glucosa se preparan las soluciones para hacer la curva

patroacuten con las siguientes concentraciones (gL) 025 050 100 200 y 400

Procedimiento

Tomar 05 ml de cada dilucioacuten y agregar 05 ml de reactivo DNS

Preparar una muestra blanco por dilucioacuten de 05 ml de agua destilada a 05

ml de reactivo de DNS

Agitar todas las muestras

Colocar a ebullir las muestras en bantildeo mariacutea por cinco minutos

Enfriar con hielo

Adicionar 5 ml de agua destilada

Agitar y dejar en reposo 15 minutos

Leer en espectrofotoacutemetro a 540 nm

Realizar la curva Absorbancia Vs Concentracioacuten Debe tener un coeficiente

de correlacioacuten de 0991 a 0999

b DNS para sacarosa

Pasos para preparar DNS sacarosa

Preparacioacuten de la solucioacuten Standard stock de sacarosa (30 gL) tomar 30

gr de sacarosa anhiacutedrida grado reactivo con exactitud hasta la deacutecima de

mg disolver ajustar a aforo de 100 ml con agua desionizada empacar en

viales y almacenar en congelador

Preparacioacuten DNS pesar 16 gr de hidroacutexido de sodio grado reactivo 30 gr

de tartrato de sodio y potasio y disolverlos juntos con 50 ml de agua

103

desionizada aparte pesar 10 gr del DNS disolver con 30 ml de agua

desionizada agregar lentamente y con agitacioacuten la solucioacuten del DNS a la

solucioacuten de tartrato y NaOH anteriormente preparadas ajustar a 100 ml

filtrar envasar en frasco aacutembar y rotular con fecha de vencimiento incluida

(3 meses maacuteximo) mantener a la temperatura del laboratorio

Preparacioacuten del reactivo NaOH 10 N (500 ml) pesar con exactitud hasta

la deacutecima de mg 20 gr de NaOH grado reactivo por cada 500 ml de

solucioacuten disolver primero con 300 ml de agua desionizada y luego aforar a

500 ml envasar y rotular correctamente y mantener a la temperatura del

laboratorio

Preparacioacuten de HCL 10 (100 ml) tomar 27 ml de aacutecido clorhiacutedrico al

37 grado reactivo y aforar hasta 100 ml con agua desionizada envasar

rotular correctamente de acuerdo a la norma del laboratorio y almacenar a

la temperatura del laboratorio

Se debe mantener un stock de glucosa 30 gL y almacenarlo a 4degC A partir

de la solucioacuten de glucosa se preparan las soluciones para hacer la curva

patroacuten con las siguientes concentraciones (gL) 3 6 12 18 24 y 30

Procedimiento

Preparar en cada tubo (las soluciones de la curva patroacuten de sacarosa las

muestras problemas diluidas si es necesario y como blanco agua

desionizada) 100microl de solucioacuten

Adicionar 200 microl de HCL 10 a cada tubo y agitar todos los tubos en vortex

Llevar a ebullicioacuten por 10 minutos en bantildeo mariacutea precalentado a 95degC

Enfriar hasta temperatura ambiente raacutepidamente

Adicionar a cada tubo 1 ml de NaOH 10 N y agitar los tubos en vortex

Aparte tomar 05 ml de cada tubo en otros tubos rotulados y agregar 05 ml

del DNS

Agitar todas las muestras en vortex

Llevar a ebullicioacuten por 5 minutos en bantildeo mariacutea precalentado a 96degC

Enfriar hasta temperatura ambiente raacutepidamente

Adicionar 5 ml de H2O desionizada agitar en vortex y dejar reposar por 15

minutos

Leer en espectrofotoacutemetro a 540 nm

Realizar la curva Absorbancia Vs Concentracioacuten Debe tener un coeficiente

de correlacioacuten de 0991 a 0999

104

Anexo 14 Cineacutetica de Consumo de Sustrato

La cineacutetica de consumo de sustrato se realizoacute por el meacutetodo de Aacutecido

Dinitrosaliciacutelico (DNS) Los rangos de concentracioacuten y absorbancia para cada caso

se citan a continuacioacuten

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 02 a 12 gL

Absorbancia de 01234 a 06612

Ecuacioacuten Y = 19174x -00517 R2 = 09923

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron sacarosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 3 a 30 gL

Absorbancia de 00822 a 11112

Ecuacioacuten Y = 25983x + 04857 R2 = 09978

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa 50 gL como sustrato y FA

Concentracioacuten de 02 a 12 gL

Absorbancia de 0097 a 063

Ecuacioacuten Y = 18785x + 00019 R2 = 09986

105

Anexo 15 Determinacioacuten de consumo de proteiacutenas por el meacutetodo de LOWRY

Pasos para la preparacioacuten de LOWRY

Para obtener la curva estaacutendar de Albuacutemina se preparan 5 soluciones

patrones de Albuacutemina en NaCL al 09 (PV) de las siguientes

concentraciones 152 80 200 300 400 Pgml Si la concentracioacuten de

Proteiacutena total es menor de 500 Pgml se lee la absorbancia a 750 nm si

estaacute entre 1000 y 2000 Pgml se lee a 550nm

Se prepara un blanco que no lleva Albuacutemina y en su reemplazo se adiciona

0-5 ml de solucioacuten salina (NaCL) al 09 (PV) Se aplica el mismo

procedimiento que a las demaacutes muestras

Procedimiento

Servir en tubos de ensayo 05 ml de las soluciones patroacuten de Albuacutemina las

muestras problema y NaCL al 09 como blanco Deben estar marcados

para conservar el orden de concentraciones para la curva

Adicionar a cada tubo 05 ml de NaOH 2N y llevar al bantildeo Mariacutea

precalentado a 100degC por un tiempo de 10 minutos

Dejar enfriar hasta que alcance la Temperatura Ambiente

Agregar a cada tubo 5 ml de la solucioacuten complejante mezclar y dejar

reposar por 10 minutos

Adicionar 05 ml del reactivo de Folin-Ciocalteu 11 vortexiar durante 20

segundos

Reposar en un cuarto oscuro durante 30 minutos

Leer la absorbancia a 750 nm y con las soluciones patroacuten construir la

graacutefica Absorbancia Vs Concentracioacuten de Albuacutemina Seacuterica de Bovina

(BSA) con eacutesta se puede determinar la concentracioacuten de las muestras

problema interpolando el valor de la Absorbancia La curva estaacutendar debe

tener un coeficiente de correlacioacuten de 0991 a 0999

106

Anexo 16 Cineacutetica consumo de Proteiacutena

La cineacutetica de consumo de proteiacutena se realizoacute por el meacutetodo LOWRY Los rangos

de concentracioacuten y absorbancia para cada caso se citan a continuacioacuten

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00094 a 05382

Ecuacioacuten Y = 07427x ndash 00021 R2 = 09955

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron sacarosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00374 a 06178

Ecuacioacuten Y = 06567x ndash 00166 R2 = 09968

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa 50 gL como sustrato y FA

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00708 a 04647

Ecuacioacuten Y = 09814x ndash 00581 R2 = 09992

107

Anexo 17 Prueba de reactivo de Dragendorff

Preparacioacuten de reactivo de Dragendorff para alcaloides

Reactivo de Dragendorff se prepara mezclando 8 gr de nitrato de bismuto

pentahidratado en 20 ml de aacutecido niacutetrico al 30 con una solucioacuten de 272 g de

yoduro de potasio en 50 ml de agua Se deja en reposo por 24 horas se decanta y

se afora a 100 ml La presencia de alcaloides se detecta por la formacioacuten de un

precipitado naranja rojizo cuando se le adiciona esta reactivo a una solucioacuten aacutecida

de alcaloides De los precipitados lavados se puede recuperar los alcaloides con

una solucioacuten saturada de carbonato de sodio (Mercano y Hasegawa 1991)

La figura mostrada a continuacioacuten refleja la presencia del alcaloide debido a la

coloracioacuten amarillo-rojiza que eacutesta sufrioacute

Figura 8 Muestra de biomasa una vez analizada mediante el reactivo de Dragendorff

108

Anexo 18 Barrido Espectral para el Psilocybe cubensis

La metodologiacutea mencionada a continuacioacuten estaacute basada en artiacuteculo base

(Tsujikawa et al 2003)

El Sistema de HPLC consiste en un Shimadzu LC-10ordf Series Cromatografiacutea

Liacutequida equipada con un diodo SPD-M10A detector de red fija en 220nm La

separacioacuten cromatograacutefica ser realizoacute con una columna simeacutetrica C18 (21 mm a

150 mm 5mm Waters Assoc Milford EEUU

La fase moacutevil utilizada fue de 10 mm de formato de amonio-aacutecido foacutermico (955

VV) a un pH de 35 y bombeado a un caudal de 02 mlminuto

El perfil cromatograacutefico obtenido durante la investigacioacuten de Tsujikawa et al

(2003) se muestra en le figura 6 que aparece a continuacioacuten

Figura 9 Perfil cromatograacutefico (Tsujikawa et al 2003)

109

Anexo 19 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 12 de fermentacioacuten

Tabla 31 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 30gL glucosa y

30gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 2957 3837

Glucosa 30 6838 474753

Glucosa 30 9144 47256

Glucosa 30 9489 16822

Glucosa 30 10124 224349

Sacarosa 30 6538 143772

Sacarosa 30 7234 269458

Sacarosa 30 9721 33646

Sacarosa 30 11845 24384

(a) (b)

Graacutefico 25 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

110

Tabla 32 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 0524 319

Glucosa 50 6298 5991

Glucosa 50 7172 237042

Glucosa 50 9144 16387

Glucosa 50 10009 6077

Sacarosa 50 169 24011

Sacarosa 50 3105 28573

Sacarosa 50 6916 112166

Sacarosa 50 9136 4057

Sacarosa 50 9933 8821

Sacarosa 50 10398 13872

(a) (b)

Graacutefico 26 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

111

Tabla 33 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 7217 168598

Glucosa 70 9145 9977

Glucosa 70 997 80558

Sacarosa 70 6803 287387

Sacarosa 70 7517 131049

Sacarosa 70 7775 4434

Sacarosa 70 7871 77109

Sacarosa 70 823 96239

Sacarosa 70 9039 5114

Sacarosa 70 9778 25394

(a) (b)

Graacutefico 27 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

112

Tabla 34 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL y glucosa

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 0818 4722

Glucosa 50 05 2423 52579

Glucosa 50 05 3502 88765

Glucosa 50 05 6137 16009

Glucosa 50 05 6722 275258

Glucosa 50 05 733 226399

Glucosa 50 05 8339 65139

Glucosa 50 05 9101 36797

Glucosa 50 05 9815 130883

Glucosa 50 1 1105 743

Glucosa 50 1 2746 2701

Glucosa 50 1 4304 80304

Glucosa 50 1 6167 19649

Glucosa 50 1 6794 51753

Glucosa 50 1 8282 82997

Glucosa 50 1 9116 38659

Glucosa 50 1 9899 136953

Glucosa 50 15 1198 3313

Glucosa 50 15 2937 37875

Glucosa 50 15 4332 51079

Glucosa 50 15 614 25602

Glucosa 50 15 6737 668905

Glucosa 50 15 8209 107332

Glucosa 50 15 9602 38902

Glucosa 50 15 9752 139613

Diacutea 12

(a) (b)

(c)

Graacutefico 28 Cromatograma del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL

FA

113

Anexo 20 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 13 de fermentacioacuten

Tabla 35 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 30gL glucosa y

30gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 0225 1155

Glucosa 30 2847 699

Glucosa 30 4043 1038

Glucosa 30 6231 4994

Glucosa 30 6787 295182

Glucosa 30 7462 241146

Glucosa 30 9066 51836

Glucosa 30 10004 158746

Sacarosa 30 1734 135

Sacarosa 30 5838 1857

Sacarosa 30 6803 147867

Sacarosa 30 7305 30464

Sacarosa 30 7599 174643

Sacarosa 30 9107 8564

Sacarosa 30 9897 104278

(a) (b)

Graacutefico 29 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

114

Tabla 36 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 1408 13982

Glucosa 50 6949 331449

Glucosa 50 9012 25201

Glucosa 50 9936 27216

Sacarosa 50 1543 7293

Sacarosa 50 6813 437765

Sacarosa 50 9085 35897

Sacarosa 50 10049 184461

(a) (b)

Graacutefico 30 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

115

Tabla 37 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 70gL glucosa y

70gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 1456 3223

Glucosa 70 2985 2423

Glucosa 70 54 7586

Glucosa 70 6262 5149

Glucosa 70 7151 248331

Glucosa 70 9039 19346

Glucosa 70 9929 4906

Glucosa 70 11051 33698

Sacarosa 70 0437 342

Sacarosa 70 1428 812

Sacarosa 70 2948 2191

Sacarosa 70 5473 4854

Sacarosa 70 6286 5336

Sacarosa 70 6848 3649

Sacarosa 70 733 11383

Sacarosa 70 9073 1018

Sacarosa 70 9878 11072

Sacarosa 70 10267 18797

(a) (b)

Graacutefico 31 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 70 gL

glucosa (b) 70 gL sacarosa

116

Tabla 38 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL y glucosa

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 4067 22222

Glucosa 50 05 7379 55573

Glucosa 50 05 902 19513

Glucosa 50 05 9716 119261

Glucosa 50 05 1173 19427

Glucosa 50 1 0793 14776

Glucosa 50 1 2868 28537

Glucosa 50 1 6224 1206

Glucosa 50 1 6782 571299

Glucosa 50 1 8303 92665

Glucosa 50 1 9081 30371

Glucosa 50 1 9738 168959

Glucosa 50 1 11813 27921

Glucosa 50 15 0412 269

Glucosa 50 15 2482 14692

Glucosa 50 15 3486 91059

Glucosa 50 15 6039 6892

Glucosa 50 15 6627 216986

Glucosa 50 15 7216 260795

Glucosa 50 15 8112 65776

Glucosa 50 15 8888 19083

Glucosa 50 15 9497 37812

Glucosa 50 15 9839 65922

Glucosa 50 15 11655 7331

(a) (b)

(c)

Graacutefico 32 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL

FA

117

Anexo 21 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 14 de fermentacioacuten

Tabla 39 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 30gL glucosa y 30

gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 1054 181

Glucosa 30 2553 8939

Glucosa 30 6219 7557

Glucosa 30 6585 77083

Glucosa 30 7158 285069

Glucosa 30 8987 33875

Glucosa 30 9848 87461

Glucosa 30 10694 52151

Glucosa 30 12482 7992

Glucosa 30 12943 23064

Glucosa 30 1493 5948

Sacarosa 30 7309 7075

Sacarosa 30 9984 1680

Sacarosa 30 10442 15395

Sacarosa 30 11211 8511

Sacarosa 30 13405 3398

(a) (b)

Graacutefico 33 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

118

Tabla 40 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 2029 8318

Glucosa 50 6257 5782

Glucosa 50 6875 306684

Glucosa 50 9068 22819

Glucosa 50 9808 92492

Glucosa 50 12113 8823

Glucosa 50 12752 23988

Sacarosa 50 1036 3783

Sacarosa 50 2356 7005

Sacarosa 50 653 44831

Sacarosa 50 6657 127617

Sacarosa 50 7264 66908

Sacarosa 50 7464 255141

Sacarosa 50 9035 26172

Sacarosa 50 9458 28427

Sacarosa 50 9889 37574

Sacarosa 50 10312 140881

Sacarosa 50 12335 13391

Sacarosa 50 1292 17066

(a) (b)

Graacutefico 34 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

119

Tabla 41 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 70gL glucosa y

70gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 6257 5879

Glucosa 70 6373 145551

Glucosa 70 7015 68223

Glucosa 70 7199 9085

Glucosa 70 735 265755

Glucosa 70 9014 4642

Glucosa 70 9877 97804

Glucosa 70 107 67421

Glucosa 70 12625 26231

Glucosa 70 1305 65607

Sacarosa 70 2283 4683

Sacarosa 70 5191 93

Sacarosa 70 6304 3719

Sacarosa 70 6795 136542

Sacarosa 70 726 29869

Sacarosa 70 7515 75545

Sacarosa 70 7872 119563

Sacarosa 70 9166 1244

Sacarosa 70 9658 23096

Sacarosa 70 9871 25866

Sacarosa 70 10421 105108

Sacarosa 70 12347 11115

Sacarosa 70 12861 35503

Sacarosa 70 14272 3676

(a) (b)

Graacutefico 35 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 70 gL

glucosa (b) 70 gL sacarosa

120

Tabla 42 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 0123 173

Glucosa 50 05 0699 7584

Glucosa 50 05 2594 2742

Glucosa 50 05 6104 11663

Glucosa 50 05 6616 487848

Glucosa 50 05 7235 287918

Glucosa 50 05 8183 135793

Glucosa 50 05 8903 5143

Glucosa 50 05 9484 66817

Glucosa 50 05 9679 168855

Glucosa 50 05 11671 4216

Glucosa 50 1 0345 295

Glucosa 50 1 2654 11981

Glucosa 50 1 412 45301

Glucosa 50 1 6111 12626

Glucosa 50 1 6757 526655

Glucosa 50 1 8093 104277

Glucosa 50 1 894 25251

Glucosa 50 1 9643 158685

Glucosa 50 1 11666 22779

Glucosa 50 15 0353 283

Glucosa 50 15 2522 15272

Glucosa 50 15 3577 83963

Glucosa 50 15 6668 47137

Glucosa 50 15 7304 371442

Glucosa 50 15 8226 117611

Glucosa 50 15 8923 61949

Glucosa 50 15 9657 19618

Glucosa 50 15 11668 35606

(a) (b)

(c)

Graacutefico 36 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL FA (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL FA

121

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Page 11: Establecimiento de un medio de cultivo sumergido para ...

xi

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1 HONGO AGARICALES (LAMINAR) (KUO 2007) 23

FIGURA 2 ALCALOIDES DERIVADOS DEL TRIPTOFANO (MERCANO Y HASEGAWA 1991) 29

FIGURA 3 TRIPTAMINAS SIMPLES (SEIGLER 1981) 31

FIGURA 4 PSILOCIBINA Y PSILOCINA (MANDRILE ET AL 1984) 32

FIGURA 5 PSILOCYBE CUBENSIS (EAH01) CULTIVADA EN MEDIO SOacuteLIDO AGAR MALTA 34

FIGURA 6 CROMATOGRAMAS DE DOS DIFERENTES FERMENTACIONES DE P CUBENSIS QUE ILUSTRAN EL

CRITERIO DE ESCOGENCIA DEL MEJOR ENSAYO REALIZADO (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL

SACAROSA 78

FIGURA 7 CROMATOGRAMAS DE DOS DIFERENTES FERMENTACIONES DE P CUBENSIS QUE ILUSTRAN EL

CRITERIO DE ESCOGENCIA DEL MEJOR ENSAYO REALIZADO (A) 05 GL FA (B) 15 GL FA 80

FIGURA 8 MUESTRA DE BIOMASA UNA VEZ ANALIZADA MEDIANTE EL REACTIVO DE DRAGENDORFF 107

FIGURA 9 PERFIL CROMATOGRAacuteFICO (TSUJIKAWA ET AL 2003) 108

xii

LISTA DE GRAacuteFICOS

GRAacuteFICO 1 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO TRES DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO (PESO

SECO) 46

GRAacuteFICO 2 CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN CULTIVO SUMERGIDO BAJO TRES

CONCENTRACIONES DE GLUCOSA 47

GRAacuteFICO 3 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

GLUCOSA 49

GRAacuteFICO 4 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO (PESO

SECO) 50

GRAacuteFICO 5 CRECIMIENTO MICELIAL PARA TRES DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA 52

GRAacuteFICO 6 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

SACAROSA 54

GRAacuteFICO 7 CRECIMIENTO MICELIAL PARA DOS DIFERENTES FUENTES DE CARBONO (GLUCOSA Y

SACAROSA) 56

GRAacuteFICO 8 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA Y 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE

CARBONO (PESO SECO) 57

GRAacuteFICO 9 CRECIMIENTO MICELIAL PARA GLUCOSA A UNA CONCENTRACIOacuteN DE 50 GL Y TRES

DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA 59

GRAacuteFICO 10 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA Y

50 GL DE GLUCOSA 61

GRAacuteFICO 11 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO 62

GRAacuteFICO 12 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO 64

GRAacuteFICO 13 CONSUMO DE SUSTRATO PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 66

GRAacuteFICO 14 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO Y DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

FA 67

GRAacuteFICO 15 CONSUMO DE SUSTRATO PARA CADA UNA DE LAS CONCENTRACIONES DE FA UTILIZADAS 68

GRAacuteFICO 16 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO 70

GRAacuteFICO 17 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO 71

GRAacuteFICO 18 CONSUMO DE PROTEIacuteNA PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 73

xiii

GRAacuteFICO 19 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO Y DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

FA 74

GRAacuteFICO 20 CONSUMO DE PROTEIacuteNA PARA LOS ENSAYOS CON Y SIN FA 75

GRAacuteFICO 21 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA LAS DOS FUENTES DE CARBONO 77

GRAacuteFICO 22 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS EN LOS UacuteLTIMOS TRES DIacuteAS DE LA FERMENTACIOacuteN CON FA Y GLUCOSA 79

GRAacuteFICO 23 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 82

GRAacuteFICO 24 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA CADA UNA DE LAS CONCENTRACIONES DE FA UTILIZADAS 85

GRAacuteFICO 25 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

109

GRAacuteFICO 26 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

110

GRAacuteFICO 27 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

111

GRAacuteFICO 28 CROMATOGRAMA DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA 112

GRAacuteFICO 29 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

113

GRAacuteFICO 30 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

114

GRAacuteFICO 31 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 70 GL GLUCOSA (B) 70 GL SACAROSA

115

GRAacuteFICO 32 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA 116

GRAacuteFICO 33 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

117

GRAacuteFICO 34 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

118

xiv

GRAacuteFICO 35 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 70 GL GLUCOSA (B) 70 GL SACAROSA

119

GRAacuteFICO 36 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C)

15GL FA 120

xv

LISTA DE ECUACIONES

ECUACIOacuteN 1 ECUACIOacuteN LINEALIZADA DEL MODELO LOGIacuteSTICO 38

ECUACIOacuteN 2 VALORES TEOacuteRICOS DE BIOMASA EN EL TIEMPO 39

xvi

LISTAS DE ANEXOS

ANEXO 1 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA _____________________________________________________ 90

ANEXO 2 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON SACAROSA ____________________________________________________ 91

ANEXO 3 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA Y SACAROSA __________________________________________ 92

ANEXO 4 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA 50 GL Y FA ___________________________________________ 93

ANEXO 5 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO EN LAS FERMENTACIONES

SIN FA ____________________________________________________________________________ 94

ANEXO 6 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO EN LAS FERMENTACIONES

CON FA ___________________________________________________________________________ 95

ANEXO 7 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA EN LAS FERMENTACIONES

SIN FA ____________________________________________________________________________ 96

ANEXO 8 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA EN LAS FERMENTACIONES

CON FA ___________________________________________________________________________ 97

ANEXO 9 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA EN LAS

FERMENTACIONES SIN FA ____________________________________________________________ 98

ANEXO 10 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA EN LAS

FERMENTACIONES CON FA ___________________________________________________________ 99

ANEXO 11 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA CUANTIFICACIOacuteN PORCENTUAL DE PSILOCIBINA EN

LAS FERMENTACIONES SIN FA _______________________________________________________ 100

ANEXO 12 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA CUANTIFICACIOacuteN PORCENTUAL DE PSILOCIBINA EN

LAS FERMENTACIONES CON FA ______________________________________________________ 101

ANEXO 13 DETERMINACIOacuteN DE CONSUMO DE AZUacuteCARES POR EL MEacuteTODO DE DNS (AacuteCIDO

DINITROSALICIacuteLICO) ________________________________________________________________ 102

ANEXO 14 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO ___________________________________________ 104

ANEXO 15 DETERMINACIOacuteN DE CONSUMO DE PROTEIacuteNAS POR EL MEacuteTODO DE LOWRY ____________ 105

ANEXO 16 CINEacuteTICA CONSUMO DE PROTEIacuteNA ______________________________________________ 106

ANEXO 17 PRUEBA DE REACTIVO DE DRAGENDORFF _________________________________________ 107

ANEXO 18 BARRIDO ESPECTRAL PARA EL PSILOCYBE CUBENSIS _________________________________ 108

ANEXO 19 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 12 DE FERMENTACIOacuteN ___________________________ 109

ANEXO 20 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 13 DE FERMENTACIOacuteN __________________________ 113

ANEXO 21 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 14 DE FERMENTACIOacuteN __________________________ 117

xvii

RESUMEN

El Psilocybe cubensis es un hongo de gran importancia a nivel industrial gracias a

la presencia de una sustancia llamada Psilocibina en su cuerpo fructiacutefero

Dicho alcaloide derivado de la triptamina es muy similar al neurotransmisor

serotonina el cual es responsable de la percepcioacuten sensorial la regulacioacuten de la

temperatura el inicio del reposo nocturno del hiacutegado y los rintildeones Por tal motivo

este estudio se enfocoacute en la produccioacuten de la Psilocibina mediante el cultivo del P

cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong)

Se evaluaron los efectos de dos fuentes de carbono (glucosa y sacarosa) a tres

concentraciones diferentes en cultivo sumergido para Psilocybe cubensis con el

fin de determinar la incidencia de eacutestas en la produccioacuten de biomasa y en la

produccioacuten y presencia de Psilocibina alcaloide de intereacutes Para las

concentraciones de glucosa de 30 gL 50 gL y 70 gL se presentoacute un crecimiento

maacuteximo de biomasa de 048 gL 055 gL y 062 gL y un porcentaje de alcaloide

de 6065 wv 7396 wv y 6733 wv respectivamente Esto uacuteltimo si se

asume que el tiempo de retencioacuten oscila entre 62 y 72 minutos contaacutendose con

una fase moacutevil de HCOONH4 en una columna C18 Mientras que para las mismas

concentraciones de sacarosa se presentoacute un crecimiento maacuteximo de biomasa de

026 gL 045 gL y 057 gL con porcentajes del compuesto presente entre el

rango de 62 y 72 minutos de 3664 wv 5857 wv y 5583 wv

respectivamente

Una vez realizada la investigacioacuten se encontroacute que las diferencias existentes en

cuanto a la cantidad de biomasa generada con respecto al tipo de sustrato

utilizado no fueron significativas es decir era irrelevante si se utilizaba glucosa o

sacarosa como principal fuente de carbono para la fermentacioacuten del P cubensis

xviii

en medio sumergido con el fin de obtener biomasa sin embargo se hallaron

diferencias significativas con respecto a las diferentes concentraciones empleadas

de dichas fuentes de carbono

Al analizar las muestras mediante cromatografiacutea liacutequida de alta eficiencia (HPLC)

se determinoacute que el medio que conteniacutea 50 gL de glucosa era el deseado debido

a que fue en eacuteste donde se presentaron picos maacutes definidos mostrando una mejor

resolucioacuten del compuesto Adicionalmente presentoacute un buen crecimiento micelial

Una vez elegido dicho criterio se evaluoacute el efecto que teniacutea la adicioacuten de un

aminoaacutecido llamado Fenilalanina (FA) al medio que conteniacutea 50 gL de glucosa

con el fin de determinar si eacuteste teniacutea alguna incidencia positiva en la produccioacuten de

biomasa y en la generacioacuten del alcaloide de intereacutes cabe resaltar que se utilizaron

diferentes concentraciones de FA correspondientes a 05 gL 10 gL y 15 gL

Finalizados dichos ensayos se obtuvieron valores de crecimiento de biomasa

maacutexima de 106 gL 108 gL y 101 gL y un porcentaje de aacuterea de 7549 wv

6236 wv y 2721 wv respectivamente

Es necesario hacer hincapieacute en que las diferencias obtenidas mediante el anaacutelisis

estadiacutestico entre cada una de las concentraciones de FA con respecto a la

generacioacuten de biomasa y la produccioacuten del compuesto no fueron significativas lo

que llevoacute a elegir una concentracioacuten de 05 gL de FA debido a que fue la menor

cantidad utilizada de este compuesto durante la investigacioacuten suponieacutendose asiacute

una disminucioacuten en los costos de materia prima

Palabras claves

Psilocybe cubensis Psilocibina Alcaloide HPLC Cultivo Sumergido Fuentes de

Carbono Fenilalanina

19

INTRODUCCIOacuteN

Los hongos son una rica fuente de productos naturales con una alta actividad

bioloacutegica Desafortunadamente el cultivo de eacutestos en cuerpo fructiacutefero toma

varios meses disminuyendo su calidad debido a los cambios climaacuteticos y plagas

por tal razoacuten se implementoacute la metodologiacutea de medio sumergido la cual es

prometedora gracias a una alta productividad de compuestos bioactivos (Arora

1986)

El Geacutenero Psilocybe pertenece al Reino Fungiacute con un Phylum Basidiomicota

una Clase Homobasidiomicetes un Orden Agaricales una Familia Strofariaceae

(Paris y Hurabielle 1981)

Dicho geacutenero es considerado de gran importancia a nivel mundial debido a que su

cuerpo fructiacutefero y biomasa micelial contienen Psilocibina la cual posee un alto

valor para la industria farmaceacuteutica por su uso en la elaboracioacuten de productos

antidepresivos Este alcaloide derivado de FA cuenta con una estructura muy

similar al neurotransmisor segregado por el cerebro llamado serotonina que

controla el estado de aacutenimo el suentildeo el hiacutegado y los rintildeones (Mandrile et al

1984) esta caracteriacutestica le otorga la gran importancia a la Psilocibina en el

mercado puesto que tiene un alto impacto en la sociedad como ayudante

antidepresivo debido a que no todas las personas segregan la cantidad necesaria

(10 mg con liacutemites que variacutean desde 5 a 20 mg) de serotonina (Mandrile et al

1984) Adicionalmente se estaacute empleando como una gran ayuda para la

disminucioacuten de la adiccioacuten a sustancias como heroiacutena y cocaiacutena gracias a que

este alcaloide no genera dependencia (Lee et al 2004)

Debido a que su consumo puede generar alucinaciones era consumido por las

culturas aboriacutegenes centroamericanas con el fin de realizar manifestaciones

20

religiosas Su uso se remonta a maacutes de 3500 antildeos y era nombrado por los

aztecas como ―Teonunaltl que significa ―carne de dioses (Mandrile et al 1984)

La alternativa que se utilizoacute durante esta investigacioacuten fue el cultivo del P

cubensis mediante medio sumergido debido principalmente a las notables

ventajas frente a los sistemas convencionales que eacuteste posee entre las cuales se

destacan la disminucioacuten del tiempo para la obtencioacuten de la biomasa (14 diacuteas) y la

reduccioacuten de los costos de obtencioacuten (Lee et al 2004) De acuerdo a lo

dimensionado anteriormente este estudio estaba orientado primordialmente a la

buacutesqueda de alternativas que permitieran la produccioacuten de biomasa de forma

raacutepida y confiable

Con el fin de llevar a cabo lo dicho anteriormente se pretendioacute evaluar el efecto

del uso de dos diferentes fuentes de carbono en este caso glucosa y sacarosa en

el crecimiento micelial de la cepa P cubensis

21

OBJETIVOS

GENERAL

Evaluar el efecto de la fuente de carbono en el crecimiento micelial de una

cepa Psilocybe sp

ESPECIacuteFICOS

Evaluar la cineacutetica de crecimiento de la cepa Psilocybe cubensis en los

diferentes medios de cultivo sumergido mediante la cuantificacioacuten de

biomasa por medio de la metodologiacutea de peso seco

Evaluar el consumo de sustrato para los diferentes ensayos por medio de

teacutecnicas espectrofotomeacutetricas

Determinar la presencia de Psilocibina mediante el uso del reactivo de

Dragendorff

22

1 MARCO TEOacuteRICO

11 CONCEPTOS GENERALES DE HONGOS

Los hongos son organismos eucariotas que no contienen clorofila con nutricioacuten

por absorcioacuten generalmente con reproduccioacuten sexual y asexual el cuerpo

consiste generalmente de filamentos ramificados con pared celular quitinosa

(Miles y Chang 1999)

Constituyen uno de los grupos de organismos maacutes importantes para la vida del

hombre ya que son los responsables de gran parte de la descomposicioacuten de la

materia orgaacutenica aumentando su disponibilidad en el suelo pueden ser

comestibles venenosos o psicotroacutepicos muchos son patoacutegenos otros producen

ciertas sustancias beneficiosas o intervienen en procesos de elaboracioacuten de

algunos comestibles (Miles y Chang 1999)

111 Hongos laminares (Agaricales)

El orden Agaricales tambieacuten conocido como Euagaricales es el mayor orden de

setas y hongos que incluye maacutes de la mitad de todas las especies conocidas de la

clase Homobasidiomycetes (Hibbett et al 1997 Hibbett y Thorn 2001) Maacutes de

9000 especies y alrededor de 350 geacuteneros se han atribuido a este orden que

contiene 26 familias (Kirk et al 2001) Un consenso de mayor nivel de

clasificacioacuten de los Agaricales ha sido difiacutecil de lograr debido a la competencia de

sistemas que restringen geacuteneros y familias (o incluso orden) de diferentes

maneras (Bas 1998 Juumllich 1981 Kirk et al 2001 Kuumlhner 1980 Singer 1986)

23

La base para la clasificacioacuten de los hongos fue construida por Fries (1874) quien

hizo hincapieacute en las caracteriacutesticas macroscoacutepicas como la textura del tallo la

separacioacuten de los filamentos (laminas) presencia o ausencia de velo y color de las

esporas

Posteriormente dividioacute los hongos Agaricales en varias especies de acuerdo al

color de las esporas depositadas las cuales pueden ser de color blanco rosado

marroacuten puacuterpura ndash marroacuten y negro El sistema macroscoacutepico de Fries que

reconocioacute inicialmente 12 geacuteneros de hongos carnosos que forman los hongos es

taxonoacutemicamente praacutectico Eacuteste fue relativamente invariable hasta que Fayod

(1989) estudioacute la anatomiacutea y las caracteriacutesticas microscoacutepicas de muchos

Agaricales reconociendo 108 geacuteneros (Arora 1986)

Al igual que todas las setas los hongos laminares son faacutebricas de esporas

creados con el uacutenico propoacutesito de fabricar esporas microscoacutepicas para dejarse

llevar por las corrientes de aire y con suerte caer en un lugar adecuado en la

tierra para germinar y comenzar un nuevo organismo Las probabilidades de que

cualquier individuo que tiene esporas de este tipo tenga suerte son tan bajas que

el hongo produce millones de esporas para compensar esto En las laacuteminas se

encuentran numerosas esporas las cuales aumentan considerablemente el

nuacutemero de esporas que el hongo puede producir Ambos lados de cada laacutemina

estaacute cubierta con esporas microscoacutepicas (Kuo 2007) A continuacioacuten se muestra

de manera ilustrativa en la figura 1 las laacuteminas que poseen los hongos Agaricales

en las cuales se da la formacioacuten de las esporas

Figura 1 Hongo Agaricales (Laminar) (Kuo 2007)

24

12 MEDIOS DE CULTIVO

Uno de los sistemas maacutes importantes para la identificacioacuten de microorganismos es

observar su crecimiento en sustancias alimenticias artificiales preparadas en el

laboratorio El material alimenticio en el que crecen los microorganismos es el

medio de cultivo (Garciacutea 1995)

Para que los microorganismos crezcan adecuadamente en un medio de cultivo

artificial eacuteste debe reunir una serie de condiciones como lo son temperatura

grado de humedad y presioacuten asiacute como un grado correcto de acidez o alcalinidad

Un medio de cultivo contiene los nutrientes y factores de crecimiento necesarios

para que el microorganismo se desarrolle correctamente y debe estar exento de

cualquier tipo de microorganismo que pueda generar contaminacioacuten (Garciacutea

1995)

121 Tipos de medios de cultivo

En la actualidad existen diversos tipos de medio de cultivo si se centra en la

composicioacuten eacutestos pueden ser medios sinteacuteticos que contienen fuente de

carbono fuente de nitroacutegeno sales que suplan los iones y demaacutes elementos tales

como estimuladores del crecimiento medios complejos que contienen ingredientes

tales como extracto de levadura peptona infusioacuten de cerebro etc ricos en

nutrientes medios de enriquecimiento siendo estos complejos con aditivos

adicionales para favorecer asiacute al crecimiento y desarrollo de determinados

microorganismos medios selectivos los cuales son disentildeados para favorecer el

crecimiento especiacutefico de un microorganismo determinado o un grupo

microbiano medios diferenciales que proporcionan la distincioacuten microbiana de una

mezcla por sus propiedades diferenciales de crecimiento en dichos medios

medios de mantenimiento siendo disiacutemiles de los de crecimiento oacuteptimo por el

25

crecimiento raacutepido y proliacutefico que deriva en la muerte raacutepida de las ceacutelulas (Garciacutea

1995)

Atendiendo a su estado los medios de cultivo pueden presentarse como medios

sumergidos y medios soacutelidos que contienen agar que gelifica por debajo de 45

degC y cuya concentracioacuten en su uso es de 15 y medios semisoacutelidos que contiene

un agar a una concentracioacuten de 07 (Garciacutea 1995)

121 Medio sumergido

Debido a que cultivar el cuerpo fructiacutefero toma varios meses y se dificulta el control

de calidad del producto final porque se estaacute sujeto a los cambios permanentes del

clima y las plagas se ha empleado la metodologiacutea de medio sumergido la cual es

una alternativa muy prometedora para la produccioacuten eficiente del micelio y de los

metabolitos (Lindequist y Niedermeyer 2005)

Dicha forma es la mejor para producir extraer y purificar metabolitos de un cultivo

de hongo ya que facilita una mayor produccioacuten de biomasa en menor tiempo y

de mayor calidad que el cultivo en medio soacutelido ademaacutes facilita la dispersioacuten y

adaptacioacuten del hongo y reduce los vectores de contaminacioacuten De igual forma un

cultivo de esta iacutendole es la opcioacuten maacutes viable si se quiere escalar procesos

fermentativos en aras de desarrollar mercados como en este caso el de

metabolitos medicinales (Navarro et al 1998)

A su vez el uso de cultivo sumergido puede beneficiar la produccioacuten de muchos

metabolitos secundarios y disminuir los costos de produccioacuten por reducir las

labores que involucran los meacutetodos de etapas soacutelidas (Domiacutenguez y Webb 2003)

Los metabolitos bioactivos de los hongos pueden ser potencialmente producidos a

nivel industrial mediante el uso de la metodologiacutea de cultivo sumergido pero el

26

eacutexito a escala comercial depende del costo comparado con la tecnologiacutea existente

y la ventaja econoacutemica que la industria puede ver usando este meacutetodo El uso de

la tecnologiacutea puede ser facilitada por el aumento en el rendimiento de la

produccioacuten y el desarrollo del sistema (Hwang et al 2004)

El cultivo de hongos sumergidos se caracteriza por un aumento en la viscosidad

del caldo con el tiempo debido a uno o maacutes factores tales como el aumento de la

concentracioacuten de ceacutelulas los cambios de la morfologiacutea del crecimiento o la

produccioacuten de productos extracelulares que alteran el caraacutecter reoloacutegico de la

cultura del liacutequido El aumento en la viscosidad puede ser visto como un fenoacutemeno

indeseable pero inevitable ya que causan dificultades en el suministro de oxiacutegeno

en la eliminacioacuten de dioacutexido de carbono y en posibles problemas de agitacioacuten

(Hwang et al 2004)

13 ALCALOIDES

131 Generalidades

La diversidad estructural y la variedad en la actividad bioloacutegica hacen de los

alcaloides como tambieacuten de los antibioacuteticos los grupos maacutes importantes entre las

sustancias naturales de intereacutes terapeacuteutico (Paris y Hurabielle 1981)

Se han aislado principalmente en plantas superiores y se han encontrado en maacutes

de 100 familias de Faneroacutegamas (aquellas plantas que se reproducen por semillas

producidas en sus inflorescencias) Su actividad bioloacutegica a nivel del sistema

nervioso dio pie a las primeras investigaciones siendo los alcaloides las primeras

sustancias naturales estudiadas (Paris y Hurabielle 1981)

El teacutermino alcaloide propuesto por el farmaceacuteutico W Meissner en 1819 se aplicoacute

a los compuestos de origen vegetal con propiedades alcalinas este caraacutecter

baacutesico es debido a la presencia de nitroacutegeno amiacutenico en su estructura Los

27

alcaloides se pueden considerar como ―Un compuesto orgaacutenico de origen natural

nitrogenado derivados generalmente de aminoaacutecidos maacutes o menos baacutesico de

distribucioacuten restringida con propiedades farmacoloacutegicas importantes a dosis bajas

y que responden a reacciones comunes de precipitacioacuten (Paris y Hurabielle

1981)

132 Propiedades fisicoquiacutemicas

Los alcaloides tienen masas moleculares que variacutean entre 100 y 9000 gmol son

casi siempre incoloros son normalmente soacutelidos a temperatura ambiente a

excepcioacuten de los alcaloides no oxigenados Los alcaloides son poco solubles en

agua gracias a su caraacutecter baacutesico dicho caraacutecter se debe al par de electrones

libres del nitroacutegeno (Paris y Hurabielle 1981)

En la naturaleza se encuentran en forma de sales generalmente En las plantas

se consideraba que eran productos obtenidos durante la extraccioacuten y poco

solubles en disolventes tiacutepicos de extraccioacuten por su polaridad Son solubles en

disolventes orgaacutenicos como cloroformo etanol metanol acetato de etilo eacuteter

benceno En forma de sales son solubles en agua excepto las sales de berberina

(Paris y Hurabielle 1981)

Todos los alcaloides son activos a la luz polarizada Presentan una fluorescencia

caracteriacutestica bajo la luz UV o IR dando lugar a espectros caracteriacutesticos (Paris y

Hurabielle 1981)

133 Reconocimiento de los alcaloides

Las teacutecnicas de reconocimiento son basadas en la capacidad que tienen los

alcaloides en estado de sal (extractos aacutecidos) de combinarse con el yodo y

metales pesados como bismuto mercurio tungsteno formando precipitados se

28

utilizan reactivos generales para detectar alcaloides como reactivo de Wagner

reactivo de Mayer reactivo de Dragendorff reactivo de Hager reactivo de

Bertrand reactivo de Ehrlich y reactivo de Vitali-Morin (Paris y Hurabielle 1981)

134 Clasificacioacuten de los alcaloides

Habitualmente los alcaloides se han clasificado en funcioacuten de su estructura

distinguieacutendose principalmente los compuestos heterociacuteclicos de los no

heterociacuteclicos Actualmente existen varias formas de clasificarlos (Bruneton

1987) entre ellas se pueden distinguir

1341 Alcaloides alifaacuteticos

a Derivados de la ornitina (pirrolidinas tropaacutenicos pirrolizidiacutenicos)

b Derivados de la lisina (piperidinas quinolizidiacutenicos)

1342 Alcaloides de origen diverso

a Alcaloides terpeacutenicos y esteroidales

b Alcaloides diversos (purinas macrociclos etc)

1343 Alcaloides aromaacuteticos

a Derivados del aacutecido nicotiacutenico (piridinas)

b Derivados de la fenilalanina y tirosina (isoquinoleinas)

c Derivados del triptofano (indoacutelicos quinoleinas)

d Derivados de la histidina (imidazoles)

29

Alcaloides derivados del triptofano (Alcaloides Indoacutelicos)

Desde el punto de vista farmacoloacutegico ha habido mucho intereacutes sobre las bases

que contienen el nuacutecleo indoacutelico a raiacutez del descubrimiento de la actividad

alucinoacutegena del LSD asiacute como la actividad sedante de la reserpina aislada del

geacutenero Rauwolfia El auge del estudio fitoquiacutemico ocurrioacute en la deacutecada de los 60 y

se dirigiacutea principalmente a la familia Apocynaceae (Mercano y Hasegawa 1991)

Existen unos 800 alcaloides de este tipo distribuidos principalmente en la familia

Apocynaceae (geacuteneros Rauwolfia Aspidos-perma Strychnos y Vinca) menos

frecuentes en hongos y familias como Leguminoseae Malphigiaceae Rubiaceae y

Rutaceae donde los alcaloides presentan el grupo indoacutelico sencillo (Mercano y

Hasegawa 1991)

El triptofano es el precursor de estos alcaloides los cuales se clasifican en

triptaminas y en no triptaminas las triptaminas a su vez se subdividen en b-

carbolinas y en indoleninas y pueden ser triptaminas simples o triptaminas

complejas y estas pueden ser isopreacutenicas o no isopreacutenicas (Mercano y Hasegawa

1991) La figura 2 muestra la estructura quiacutemica del triptofano triptamina y sus

divisiones

Figura 2 Alcaloides derivados del Triptofano (Mercano y Hasegawa 1991)

30

Triptaminas simples

Las triptaminas simples juegan un importante papel en la cultura indiacutegena de

Ameacuterica por sus efectos alucinoacutegenos y extaacuteticos en sus ceremonias maacutegico

religiosas (Furst 1994) Se han encontrado en hongos alucinoacutegenos de

Mesoameacuterica del geacutenero Psilocybe Stropharia y Conocybe (―teonacatl o ―carne

de los dioses) usados por los indios Aztecas en sus ceremonias religiosas desde

hace maacutes de 1700 antildeos Se han encontrado en estos hongos los alcaloides

alucinoacutegenos la Psilocina y la Psilocibina que al ingerirlos produce diferentes

sensaciones auditivas y visuales relajacioacuten muscular depresiones y euforias

alternadas (Mercano y Hasegawa 1991)

La serotonina que juega un importante papel en la actividad neuronal se

encuentra tambieacuten en vegetales Se ha aislado en el pericarpio del banano el cual

seco cuando es fumado actuacutea como un alucinoacutegeno ligero (Seigler 1981)

De las glaacutendulas paroacutetidas del sapo comuacuten Bufo vulgaris se aiacutesla la bufotenina

derivado N-dimetilado de la serotonina que tambieacuten es el principio activo del Yopoacute

polvo de las semillas de Anadenanthera peregrina (Piptadenia peregrina)

Leguminoseae y especies del geacutenero Virola (Myristicaceae) que contiene tambieacuten

triptaminas son mezclados con cenizas e inhalados por medio de tubos de bambuacute

por los indiacutegenas del Orinoco en ceremonias maacutegico religiosas produciendo

alucinacioacuten e incoordinacioacuten motriz (Seigler 1981)

En la figura 3 se observan las estructuras de aquellos compuestos que estaacuten

clasificados como triptaminas simples

31

Figura 3 Triptaminas simples (Seigler 1981)

13 PSILOCIBINA Y PSILOCINA

La Psilocibina y la Psilocina son bioloacutegicamente sintetizadas en los hongos

pertenecientes a los geacuteneros de Psilocybe (Bigwood y Beug 1982 Wurst et al

1984)

La Psilocibina y la Psilocina se han identificado en todo el mundo en una variedad

de setas que son llamados hongos maacutegicos La ingestioacuten de pequentildeas

cantidades de alucinoacutegenos provoca el eacutextasis La actividad alucinoacutegena de la

Psilocibina es relativamente maacutes baja que la de la Psilocina Sin embargo la

Psilocibina se convierte faacutecilmente en Psilocina (componente activo principal) en

los sistemas bioloacutegicos Asiacute el desarrollo de un meacutetodo de determinacioacuten de la

Psilocibina es importante lo misma que la de la Psilocina (Kimie et al 2005)

La hidroacutelisis de la Psilocibina se consigue saturando con anhiacutedido carboacutenico una

solucioacuten acuosa de Psilocibina (para eliminar el oxiacutegeno del aire y calentaacutendola)

obteniendo asiacute una moleacutecula de 4hidroxi-dimetiltriptamina y una moleacutecula de aacutecido

fosfoacuterico (Mandrile et al 1984)

Como todos los faacutermacos derivados del indol estas sustancias han despertado

intereacutes porque se sospechoacute la posibilidad de que algunas de ellas se formen en el

32

organismo y que en ciertas psicosis especialmente en la esquizofrenia se

produzcan elevados niveles sanguiacuteneos que ocasionan algunos de los siacutentomas

(Mandrile et al 1984)

La figura 4 muestra la estructura quiacutemica de alcaloides como la Psilocibina y

Psilocina

Figura 4 Psilocibina y Psilocina (Mandrile et al 1984)

131 Antecedentes acerca de la obtencioacuten de Psilocibina y Psilocina

Una gran variedad de meacutetodos cromatograacuteficos para la determinacioacuten de

Psilocibina y Psilocina presentes en las incautaciones de hongos se han

publicado La cromatografiacutea de capa fina es utilizada debido a que eacutesta es muy

apropiada para la deteccioacuten de sustancias derivadas del triptofano (Brown et al

1972 Tanimukai 1967 Beug y Bigwood 1981) Aun asiacute meacutetodos que involucran

tanto la cromatografiacutea de alta eficiencia (HPLC) como la deteccioacuten fotomeacutetrica de

UV (Beug y Bigwood 1981 Wurst et al 1984 Borner y Brenneisen 1987 Perkal

et al 1980 Vanhaelen-Faestreacute y Vanhaelen 1984 Thomson 1980 White 1979

Sottolano y Lurie 1983) fueron establecidas y optimizadas para la cuantificacioacuten

de Psilocibina

Durante los uacuteltimos antildeos se han venido utilizando diferentes tipos de columna y

fase moacutevil con el fin de obtener la mayor cantidad posible de la sustancia de

intereacutes (Psilocibina)

33

En el antildeo 1981 en el instituto farmaceacuteutico de la Universidad de Oslo realizaron

una investigacioacuten con una columna de siacutelice con una fase moacutevil de metanol-nitrato

de amonio en donde no soacutelo se logroacute obtener Psilocibina y Psilocina sino tambieacuten

un nuevo producto conocido como beocistiacuten Se logroacute un porcentaje de separacioacuten

maacutexima de 75 ww (Christiansen et al 1981)

Asimismo en el antildeo 1984 en el instituto de microbiologiacutea de Amsterdam se

realizoacute un estudio con una columna C18 de siacutelice y una fase moacutevil de agua-etanol-

aacutecido aceacutetico de forma isocraacutetica en donde se obtuvo un porcentaje 025-115

y 002-016 de Psilocibina y Psilocina respectivamente en el hongo (Wurst

1984)

De igual manera en el antildeo 2003 en el instituto de ciencia policiaca en Japoacuten se

ejecutoacute la cromatografiacutea de alta eficiencia utilizando una columna C18 con una

fase moacutevil de aacutecido foacutermico de forma isocraacutetica y un detector de 220 nm un rango

de porcentaje de Psilocibina 014-042 wv en la capa mientras un 009-03

wv en el tallo (Tsujikawa et al 2003)

34

2 MATERIALES Y MEacuteTODOS

21 LOCALIZACIOacuteN

Las fermentaciones la medicioacuten del crecimiento micelial y la cuantificacioacuten del

consumo del sustrato y de proteiacutena se llevaron a cabo en el laboratorio de

Biotecnologiacutea de la Universidad EAFIT mientras que los anaacutelisis de cromatografiacutea

liacutequida de alta eficiencia (HPLC) se realizaron en el laboratorio de Quiacutemica

Instrumental de dicha Universidad

22 MICROORGANISMO DE ESTUDIO

La cepa del hongo Psilocybe cubensis (EAH01) con la cual se trabajoacute fue donada

por Joseacute Rodrigo Moreno Ingeniero del laboratorio de la Universidad Catoacutelica de

Oriente (UCO) La EAH01 permanece auacuten en el laboratorio de Biotecnologiacutea de la

Universidad EAFIT

Dicha cepa se cultivoacute en una caja Petri que conteniacutea Agar Extracto de Malta

(MEA) y se incuboacute a 30ordmC en una incubadora digital del laboratorio de

Biotecnologiacutea de la Universidad EAFIT La figura 5 representa una cepa de P

cubensis cultivada en medio soacutelido MEA

Figura 5 Psilocybe cubensis (EAH01) cultivada en medio soacutelido Agar Malta

35

23 COMPONENTES DEL MEDIO DE CULTIVO (FANG-ZHONG)

El medio sumergido utilizado para llevar a cabo las diferentes fermentaciones de

P cubensis fue el descrito por Fang-Zhong (2002) La tabla 1 muestra los

componentes de dicho medio y la concentracioacuten de cada uno de ellos Se destaca

que las fuentes de carbono utilizadas fueron glucosa y sacarosa usaacutendolas cada

una por separado para cada experimento y haciendo variaciones de

concentraciones de las mismas para los distintos ensayos

Tabla 1 Composicioacuten del medio de cultivo sumergido para evaluar el crecimiento micelial del P cubensis

Componentes Cantidad (gL)

Fuente de Carbono 30 ndash 50 - 70

Peptona 5

Extracto de levadura 5

KH2PO4 1

MgSO47H2O 05

Vitamina B1 005

24 PREPARACIOacuteN DE LOS DIFERENTES PREINOacuteCULOS DE P cubensis

EMPLEADOS PARA LAS FERMENTACIONES SUMERGIDAS

Con el propoacutesito de llevar a cabo cada uno de los ensayos fue necesario realizar

la preparacioacuten de un preinoacuteculo eacutesto con el fin de realizar un proceso de

adaptacioacuten del P cubensis al medio favoreciendo la disminucioacuten en cuanto a

tiempo (preferiblemente la eliminacioacuten de la aparicioacuten de un fase de latencia una

vez comenzada la fermentacioacuten)

La preparacioacuten de cada uno de los preinoacuteculos se realizoacute en 6 erlenmeyers de

1000 mL con 200 mL de medio cada uno los cuales fueron esterilizados a 120degC

por 15 minutos e inoculados con 4 discos de 5 mm aproximadamente de P

36

cubensis provenientes de la cepa previamente activada en Agar Malta durante 6

diacuteas Los erlenmeyers se llevaron a un agitador orbital por 6 diacuteas a 30ordmC y 100

rpm

25 PREPARACIOacuteN DE LOS MEDIOS DE CULTIVO Y LOS INOacuteCULOS DE P

cubensis UTILIZADOS PARA LAS FERMENTACIONES SUMERGIDAS

Una vez realizado el preinoacuteculo se procedioacute a preparar los medios de cultivo

utilizados para realizar los distintos experimentos de la siguiente manera se

prepararon medios que diferiacutean en la fuente de carbono (glucosa o sacarosa) y en

la concentracioacuten de la misma (30 gL 50 gL y 70 gL) teniendo asiacute un total de

seis fermentaciones Las demaacutes cantidades de los componentes del medio de

Fang-Zhong fueron las mismas que las usadas en el preinoacuteculo descritas en la

Tabla 1

En primer lugar se llevaron a cabo las tres fermentaciones de glucosa

preparando un total de 90 erlenmeyers (30 por cada concentracioacuten de azuacutecar por

duplicado) cada uno de los frascos conteniacutea 50 mL del medio en erlenmeyers de

250 mL e inoculados con 01 g de peso huacutemedo del preinoacuteculo aproximadamente

Los 90 frascos se llevaron durante 14 diacuteas a un agitador orbital a 100 rpm con una

temperatura de 30 degC

Posteriormente se llevaron a cabo las tres fermentaciones de sacarosa siguiendo

el mismo proceso descrito anteriormente para la glucosa

Una vez terminadas las fermentaciones de glucosa y sacarosa y realizados todos

los anaacutelisis correspondientes (generacioacuten de biomasa consumo de sustrato

consumo de proteiacutena y evaluacioacuten de la presencia de Psilocibina por medio de

cromatografiacutea liacutequida de alta eficiencia (HPLC)) se procedioacute a elegir la fuente de

carbono y concentracioacuten que mejores resultados arrojoacute tanto para la generacioacuten

37

de biomasa como para la produccioacuten del alcaloide con el fin de evaluarla

nuevamente adicionaacutendole un precursor (FA)

Para finalizar se procedioacute a preparar los medios con la fuente de carbono y la

concentracioacuten de la misma que arrojoacute mejores resultados es decir los ensayos

realizados con una concentracioacuten de 50 gL de glucosa adicionaacutendole al medio

FA a diferentes concentraciones correspondiente a valores de 05 gL 10 gL y

15 gL las demaacutes cantidades de los componentes remanentes del medio fueron

las mismas que las descritas anteriormente en la tabla 1

26 CUANTIFICACIOacuteN DEL CRECIMIENTO DE BIOMASA MEDIANTE LOS

MEacuteTODOS DE PESO HUacuteMEDO Y PESO SECO PARA CULTIVO

SUMERGIDO DE P cubensis

La cuantificacioacuten de biomasa para cada uno de los tratamientos se realizoacute usando

la metodologiacutea de peso huacutemedo y peso seco Para la cuantificacioacuten de biomasa

mediante el meacutetodo de peso huacutemedo se tomaron dos muestras provenientes de

cada erlenmeyer cada 24 horas las cuales fueron filtradas y pesadas con el fin de

obtener el valor de peso huacutemedo para cada tratamiento del P cubensis

Posteriormente la biomasa retenida en el papel filtro fue llevada a un secador que

se encontraba a una temperatura de 50ordmC durante 24 horas transcurrido el

tiempo la biomasa seca fue pesada con el fin de obtener datos de peso seco

Durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten se obtuvieron datos de peso huacutemedo y

peso seco por duplicado para cada una de las fermentaciones

27 AJUSTE DE LA CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO DE P cubensis AL

MODELO CINEacuteTICO LOGIacuteSTICO

Una vez realizada la recoleccioacuten de muestras para cada uno de los ensayos y su

posterior anaacutelisis se decidioacute modelar dichos datos mediante el modelo logiacutestico

38

(ecuacioacuten 1) el cual permite obtener variables cineacuteticas tales como la cantidad de

biomasa inicial (Xo) y la velocidad maacutexima de crecimiento (micromaacutex) para cada uno de

los tratamientos

Se decidioacute emplear el modelo logiacutestico ya que eacuteste muestra resultados maacutes reales

cuando se cultivan hongos debido a que su morfologiacutea es muy diferente a otros

microorganismos (pellets) dificultando la transferencia de masa (Bailey et al

1986)

Una vez linealizada la ecuacioacuten que describe dicho modelos se llega a la siguiente

expresioacuten

Ecuacioacuten 1 Ecuacioacuten linealizada del modelo logiacutestico

Posterior a la linealizacioacuten de la ecuacioacuten se procedioacute a graficar Ln ((XmaacutexX)-1)

vs tiempo con el fin de obtener como pendiente la velocidad maacutexima de

crecimiento (micromaacutex) y como intercepto el Ln ((XmaacutexXo)-1) el cual permitioacute la

obtencioacuten de la concentracioacuten inicial de biomasa

Obtenieacutendose asiacute los paraacutemetros cineacuteticos para cada ensayo correspondientes a

micromax y Xo

Se debe definir la concentracioacuten maacutexima de biomasa (Xmaacutex) para poder hallar los

paraacutemetros cineacuteticos mediante dicho modelo cabe aclarar que dicho valor se toma

de los resultados de biomasa adquiridos para cada uno de los ensayos mediante

la metodologiacutea de peso seco este valor variacutea para cada fermentacioacuten

Una vez ajustados los datos de cada tratamiento al modelo logiacutestico se procedioacute a

calcular de manera teoacuterica los valores de X (biomasa) que variacutea con el tiempo

39

teniendo en cuenta los paraacutemetros cineacuteticos arrojados mediante el modelo

logiacutestico utilizando la siguiente ecuacioacuten

Ecuacioacuten 2 Valores teoacutericos de biomasa en el tiempo

Estos valores de X teoacutericos obtenidos mediante la foacutermula anterior se grafican con

respecto a los valores de X obtenidos de manera experimental con el fin de

observar el ajuste del modelo logiacutestico a cada uno de los datos experimentales

28 EVALUACIOacuteN DEL CONSUMO DE SUSTRATO Y DEL CONSUMO DE

PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO

SUMERGIDO

Con el fin de evaluar el consumo de sustrato y proteiacutena por parte del P cubensis

durante las fermentaciones que conteniacutean glucosa en el medio se recolectaron

muestras cada 24 horas del liacutequido obtenido despueacutes de realizada la filtracioacuten de

la muestra que se utilizoacute para efectos de caacutelculo de peso seo dicho liacutequido

denominado sobrenadante fue almacenado a -4 degC Finalizadas cada una de las

fermentaciones se procedioacute a realizar el protocolo para evaluar el consumo de

sustrato para cada medio (Miller 1959) mediante el meacutetodo de DNS (Aacutecido

Dinitrosaliciacutelico) (Anexo 13) y el consumo de proteiacutenas mediante el meacutetodo de

LOWRY para cada fermentacioacuten (Anexo 15)

Para llevar a cabo la cuantificacioacuten de sustrato y proteiacutena en los distintos ensayos

fue necesario realizar las curvas de calibracioacuten correspondientes dichas curvas

con sus respectivos valores de concentracioacuten se muestran en los anexos 14 y 16

40

29 MEacuteTODO CUALITATIVO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE

ALCALOIDES (PSILOCIBINA) MEDIANTE EL USO DEL REACTIVO DE

DRAGENDORFF

Como se mencionoacute anteriormente el reactivo de Dragendorff es usado para

determinar de manera cualitativa la ausencia o presencia de alcaloides en una

muestra determinada Para llevar a cabo dicha prueba se recolectaron muestras

de la biomasa seca correspondientes a los diacuteas 12 13 y 14 de cada fermentacioacuten

las cuales fueron almacenadas a -4degC

Para determinar la presencia de Psilocibina se realizoacute el proceso descrito seguacuten

Musshoff et al (2000) el cual consistioacute en macerar cada una de las muestras de

biomasa hasta obtener un polvo fino luego se pesaron 10 mg de dicho polvo y a

esta cantidad se le agregoacute 1 mL de metanol Posteriormente una pequentildea

cantidad de esta mezcla se esparcioacute en un papel filtro en donde se le adicionoacute una

gota del reactivo de Dragendorff

Una vez realizada la prueba se dice que la muestra contiene presencia de

alcaloides si eacutesta presenta una coloracioacuten rojizo-amarilla

210 MEacuteTODO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE PSILOCIBINA

MEDIANTE CROMATOGRAFIacuteA LIacuteQUIDA DE ALTA EFICIENCIA (HPLC)

Una vez evaluada la presencia del alcaloide mediante el reactivo de Dragendorff

se procedioacute a determinar mediante el uso de cromatografiacutea liacutequida de alta

eficiencia (HPLC) la presencia de los alcaloides en la mezcla con sus respectivos

tiempos de retencioacuten para llevar a cabo la extraccioacuten de la Psilocibina se siguioacute el

meacutetodo descrito por Musshoff et al (2000) Para ello la muestra de biomasa

seca fue macera en un mortero hasta convertirla en un polvo fino Diez miligramos

41

de la muestra en polvo se extrajeron dos veces con 1 mL de metanol en un bantildeo

de ultrasonido durante 30 minutos Posterior a eacutesto se centrifugaron las muestras

a 3000 rpm durante 2 minutos el sobrenadante se depositoacute en un vial

independiente

El sobrenadante fue evaporado hasta sequedad bajo una corriente de nitroacutegeno

gaseoso Una parte de los residuos se disolvioacute en 200 microL de la fase moacutevil que

contiene HCOONH4 con una concentracioacuten 10 microM y un pH de 35

El equipo utilizado para realizar todos los anaacutelisis correspondientes a HPLC

cuenta con las siguientes caracteriacutesticas equipo Agient Technologies que consta

de una columna C18 de 46 mm 250 mm 5 mm con una fase moacutevil de

HCOONH4 con un flujo de 1 mLminuto un detector UV de 214 nm y una inyeccioacuten

de 20 μL y una temperatura de 25degC El experimento se corrioacute de modo isocraacutetico

con una fase moacutevil de agua 70 y HCOONH4 de 30

211 DETERMINACIOacuteN CUALITATIVA DE LA RESOLUCIOacuteN DEL

ALCALOIDE DE INTEREacuteS PARA LOS DIFERENTES ENSAYOS

Con el fin de determinar de manera cualitativa cuaacutel de los cromatogramas

arrojados mediante la teacutecnica de HPLC presentoacute mejor resolucioacuten del alcaloide

fue necesario realizar un supuesto acerca del tiempo de retencioacuten de la Psilocibina

durante la cromatografiacutea puesto que a pesar de haber contado con un

cromatograma (Tsujikawa et al 2003) (Anexo 18) y haber trabajado en las

mismas condiciones de eacuteste no se utilizoacute la misma fase moacutevil lo que puedo

generar variaciones en dicho tiempo Se asumioacute que el tiempo de retencioacuten varioacute

entre 62 y 72 minutos es decir entre este tiempo se encontroacute el pico de intereacutes

de la investigacioacuten

42

La eleccioacuten del criterio de pureza del compuesto de intereacutes se realizoacute observando

cuaacutel de los picos obtenidos muestra menor ruido es decir que a su alrededor no

tenga presencia de otros compuestos (Anexos 19 20 y 21)

212 DETERMINACIOacuteN PORCENTUAL DE COMPUESTOS PARA LOS

DIFERENTES ENSAYOS

La cuantificacioacuten de los compuestos se hizo mediante un porcentaje de aacuterea bajo

la curva debido a que no se contoacute con un estaacutendar interno

Para realizar dicho porcentaje se obtuvo la totalidad de las aacutereas presentes en el

perfil cromatograacutefico obtenido para las muestras de los diacuteas 12 13 y 14 de cada

fermentacioacuten y el porcentaje del aacuterea del metabolito de intereacutes la cual oscilaba

entre un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

En el momento de analizar los cromatogramas y de elegir el medio que mejor

resultados arrojoacute en cuanto a la produccioacuten de alcaloide se observoacute la resolucioacuten

del metabolito en cada una de las fermentaciones

213 CULTIVO SUMERGIDO DE P cubensis EN PRESENCIA DE FA

Despueacutes de haber elegido la fuente de carbono (glucosa) y su respectiva

concentracioacuten (50 gL) que mejores resultados arrojaron durante la investigacioacuten

se realizaron nuevamente fermentaciones del P cubensis en medio sumergido

(Fang-Zhong) donde la diferencia de estos medios con respecto a los

anteriormente utilizados radicoacute en la presencia de FA aminoaacutecido

Para dichas fermentaciones se contoacute con tres concentraciones diferentes de FA

(05 gL 1 gL 15 gL) realizadas por duplicado adicionalmente se montoacute

43

simultaacuteneamente con dichos ensayos las muestras correspondientes a los uacuteltimos

tres diacuteas de fermentacioacuten sin FA en el medio para efectos de comparacioacuten y asiacute

poder llevar a cabo un anaacutelisis estadiacutestico apropiado

Los datos obtenidos fueron analizados por medio de una ANOVA con el fin de

observar si existiacutean o no diferencias significativas en cuanto al crecimiento micelial

(concentracioacuten de biomasa) del P cubensis y asiacute poder determinar el medio que

mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten

214 DISENtildeO DE EXPERIMENTOS Y ANAacuteLISIS ESTADIacuteSTICO

El disentildeo estadiacutestico utilizado para realizar los anaacutelisis correspondientes a las

diferentes fermentaciones es un disentildeo factorial 23 Este estudio se basoacute en dos

factores que fueron las dos fuentes de carbono (glucosa y sacarosa) a su vez se

apoyoacute en tres niveles que fueron la variacioacuten en la concentracioacuten de las mismas

(30 gL 50 gL y 70 gL) De igual manera se fundamentoacute en dos variables de

respuesta el crecimiento micelial de P cubensis y el porcentaje de Psilocibina

presente en el microorganismo

Por medio del Software Statgraphics plus 51 se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico

basado en una ANOVA factorial Con ello se pretendioacute comparar estadiacutesticamente

los resultados de crecimiento micelial de biomasa (concentracioacuten) y produccioacuten de

Psilocibina para cada uno de los medios durante los 14 diacuteas de fermentacioacuten y en

especial en los uacuteltimos tres diacuteas de la misma puesto que durante este periacuteodo fue

evaluada la presencia del alcaloide

Es necesario hacer hincapieacute que para realizar dicha estadiacutestica fue necesario

ejecutar un estudio de normalidad el cual se comproboacute utilizando la graacutefica de

probabilidad normal a su vez se requirioacute un anaacutelisis de igualdad de varianza por

medio de una graacutefica de residuos Vs previsto con el fin de ver visualmente la

44

hipoacutetesis de la homocedasticidad todo ello con el fin de garantizar que la

investigacioacuten se comportoacute de forma normal Adicionalmente se contoacute con una

hipoacutetesis nula (Ho) y una Hipoacutetesis alterna (Ha) las cuales permitieron realizar las

conclusiones respectivas A continuacioacuten se enunciaraacuten cada una de eacutestas y los

paraacutemetros necesarios para dicho estudio

Ho Todas las medias son iguales es decir no existen diferencias

significativas entre los datos analizados

Ha Alguna de las medias es diferente lo que quiere decir que siacute existen

diferencias significativas

Paraacutemetro

Pvalor gt 005 Se acepta Ho

Pvalor le 005 Se rechaza Ho

45

3 RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

31 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P cubensis EN CULTIVO

SUMERGIDO (FANG-ZHONG) UTILIZANDO DIFERENTES FUENTES DE

CARBONO

Con el propoacutesito de evaluar el crecimiento micelial del P cubensis en medio

sumergido durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten se recurrioacute al uso de

metodologiacuteas conocidas como peso huacutemedo y peso seco en dicho trabajo soacutelo se

exponen los datos arrojados por el meacutetodo de peso seco

A continuacioacuten se presentan cada una de las fermentaciones de acuerdo al tipo de

sustrato empleado en las mismas los respectivos valores de peso seco obtenidos

y los anaacutelisis pertinentes para cada uno de los casos

311 Crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de glucosa

Inicialmente se evaluaron tres concentraciones de glucosa en el cultivo de P

cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) correspondientes a 30 gL 50 gL y

70 gL siendo en este caso la glucosa la principal fuente de carbono del P

cubensis

A continuacioacuten se muestran los valores de peso seco obtenidos para cada una de

las concentraciones de glucosa utilizadas durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten

46

0

01

02

03

04

05

06

07

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

ma

sa (g

L)

Tiempo (diacuteas)30gL 50gL 70gL

Graacutefico 1 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando tres diferentes concentraciones de

glucosa como fuente de carbono (Peso seco)

Del graacutefico 1 se puede observar que no hubo evidencia de fase de latencia para

ninguno de los ensayos posteriormente se aprecia que el crecimiento de biomasa

aumentoacute con el tiempo para las diferentes concentraciones de glucosa empleadas

Analizando las fermentaciones que conteniacutean 50 gL y 70 gL de glucosa se

puede afirmar que ambas presentan un comportamiento similar mostrando una

fase exponencial hasta el diacutea 11 y una fase estacionaria hasta el diacutea 14 de la

fermentacioacuten mientras que la fermentacioacuten que conteniacutea 30 gL de glucosa no

presentoacute fase estacionaria la fermentacioacuten durante los 14 diacuteas se encontraba en

fase exponencial a pesar de que entre los diacuteas 8 y 11 el crecimiento de P

cubensis se mantuvo constante

Asimismo se puede observar que el crecimiento maacutes bajo en cuanto a

concentracioacuten de biomasa se generoacute en la concentracioacuten de 30 gL siendo eacuteste

de 048 gL mientras que en las concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa

los crecimientos maacuteximos fueron muy similares 055 gL y 062 gL

respectivamente

47

Lo dicho anteriormente se ratifica una vez analizados los resultados obtenidos

estadiacutesticamente donde se obtuvo un P-valor igual a cero indicando que existen

diferencias significativas en cuanto al crecimiento micelial de biomasa

(concentracioacuten de biomasa durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten) El graacutefico 2

ilustra la presencia de dos grupos homogeacuteneos lo que indica que las

concentraciones de 50 gL y 70 gL no tienen diferencias significativas del

crecimiento micelial entre cada una de ellas mientras que la concentracioacuten de 30

gL siacute presenta dichas diferencias significativas con respecto a las dos

concentraciones anteriores (Anexo 1)

Con todo eacutesto se expone que la concentracioacuten de glucosa de 50 gL es la que se

eligioacute debido a que es maacutes econoacutemico utilizar 50 gL de glucosa que 70 gL

Tratamientos con diferentes concentraciones de glucosa

Media 30 gL glucosa (a) 022

Media 50 gL glucosa (b) 032

Media 70 gL glucosa (b) 034

a

bb

0

005

01

015

02

025

03

035

04

045

Co

nce

ntr

acioacute

n b

iom

asa

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 2 Crecimiento micelial de P cubensis en cultivo sumergido bajo tres concentraciones de glucosa

48

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute glucosa

como fuente de carbono

Una vez realizada la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

(Fang-Zhong) usando diferentes concentraciones de glucosa se procedioacute a

ajustar los datos obtenidos al modelo logiacutestico Los crecimientos maacuteximos de

biomasa obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco para cada uno de los

ensayos fueron 048 gL 065 gL y 062 gL para concentraciones de 30 gL 50

gL y 70 gL de glucosa respectivamente La tabla 2 muestra los paraacutemetros

cineacuteticos obtenidos mediante el modelo para cada una de las concentraciones

Tabla 2 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando glucosa como fuente

de carbono

30gL 50gL 70gL

microx (diacutea-sup1) 016 microx (diacutea-sup1) 017 microx (diacutea-sup1) 015

micromax (diacutea-sup1) 027 micromax (diacutea-sup1) 035 micromax (diacutea-sup1) 034

X0 (gL) 005 X0 (gL) 008 X0 (gL) 008

R2 096 R2

092 R2 085

De la tabla 2 se puede observar que la concentracioacuten inicial de biomasa (Xo)

estuvo muy cercana para cada una de las concentraciones de glucosa utilizadas

Para 30 gL de glucosa la velocidad maacutexima de crecimiento (micromax) fue mucho

menor que la obtenida para 50 gL y 70 gL eacutesto pudo ser debido a que fue el

medio que menor cantidad de glucosa conteniacutea mientras que para las otras dos

concentraciones de glucosa la velocidad maacutexima de crecimiento fue similar

Al comparar las velocidades maacuteximas de las tres concentraciones de glucosa

utilizadas se evidencia que la fermentacioacuten que conteniacutea 50 gL presentoacute una

micromaacutex mayor correspondiente a 035 diacutea-1 esto sugiere que a mayores

concentracioacuten de glucosa (70 gL) puede ocurrir una inhibicioacuten por sustrato otro

49

criterio que afirma que dicha concentracioacuten fue la que mejores resultados arrojoacute de

las tres concentraciones de glucosa utilizadas para el crecimiento del P cubensis

en el medio de Fang-Zhong Ademaacutes se observa que este experimento fue el que

mayor velocidad especiacutefica de crecimiento presento siendo esta de 017 diacutea-1

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos utilizando la ecuacioacuten

descrita anteriormente en la metodologiacutea con el propoacutesito de observar que tanto

se ajustaron los valores de biomasa hallados experimentalmente con los valores

de biomasa teoacutericos arrojados por el modelo logiacutestico El graacutefico 3 muestra los

valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales con respecto al

tiempo

0

01

02

03

04

05

06

07

0 2 4 6 8 10 12 14

Biom

asa

(gL

)

Tiempo (diacutea)

X exp (30 gL) X exp (50 gL) X exp (70 gL)

X teoacuterico (30 gL) X teoacuterico (50 gL) X teoacuterico (70 gL)

Graacutefico 3 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico

graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes concentraciones de glucosa

Al observar el graacutefico 3 se puede notar que para los ensayos de 50 gL y 70 gL

de glucosa los valores de biomasa teoacutericos se encuentran un poco desfasados de

los valores de biomasa hallados de manera experimental mientras que para el

ensayo que conteniacutea 30 gL de glucosa se observa un buen ajuste de los datos

50

obtenidos experimentalmente al modelo logiacutestico La tabla 2 reitera lo dicho

anteriormente al exponer los valores de R2 los cuales explican la relacioacuten que

tienen los datos teoacutericos con los experimentales

312 Crecimiento micelial del P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de sacarosa

Una vez evaluado el crecimiento de biomasa usando glucosa como fuente de

carbono se procedioacute a evaluar el efecto que teniacutea el cambio de la fuente de

carbono por sacarosa en el crecimiento micelial del P cubensis en medio

sumergido

El graacutefico 4 muestra de manera ilustrativa como fue el crecimiento micelial del P

cubensis para cada una de las concentraciones de sacarosa utilizadas durante los

14 diacuteas mediante el meacutetodo de peso seco

0

01

02

03

04

05

06

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Biom

asa (

gL)

Tiempo (diacuteas)

30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 4 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando diferentes concentraciones de sacarosa

como fuente de carbono (Peso seco)

51

En el graacutefico 4 se puede observar que tanto para una concentracioacuten de 30 gL

como para 70 gL de sacarosa el hongo llega a su fase estacionaria cerca del

quinto diacutea de la fermentacioacuten mientras que para una concentracioacuten de 50 gL se

observa un comportamiento diferente puesto que el microorganismo tiene un

crecimiento exponencial hasta el diacutea 5 en donde entra a una etapa de transicioacuten o

estacionaria durante 3 diacuteas aproximadamente luego de la cual inicia nuevamente

su crecimiento de forma exponencial hasta llegar al diacutea 11 en donde siacute empieza

su fase estacionaria

Al igual que en las tres fermentaciones que conteniacutean glucosa en estas

fermentaciones de sacarosa se observa mediante el graacutefico anterior que no hubo

presencia de fase de latencia

El crecimiento maacuteximo de biomasa en cuanto a concentracioacuten lo presentoacute aquella

fermentacioacuten que conteniacutea 70 gL de sacarosa el cual fue de 057 gL seguida de

la de 50 gL con un crecimiento maacuteximo de biomasa de 045 gL y posteriormente

la concentracioacuten de 30 gL obtuvo un crecimiento maacuteximo de 026 gL

De acuerdo al anaacutelisis estadiacutestico que se realizoacute para cada una de las

fermentaciones se dedujo que las diferencias en cuanto al crecimiento micelial de

biomasa con respecto a la concentracioacuten de la misma son significativas entre

cada una de las fermentaciones es decir fue diferente la concentracioacuten de

biomasa obtenida cuando se trabajoacute con cada una de distintas concentraciones de

sacarosa Lo dicho anteriormente se muestra a traveacutes del graacutefico 5 (Anexo 2)

52

Tratamientos con diferentes concentraciones de sacarosa

Media 30 gL sacarosa (a) 02

Media 50 gL sacarosa (b) 032

Media 70 gL sacarosa (c) 043

a

b

c

0

02

04

Co

nce

ntr

acioacute

n b

iom

asa

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 5 Crecimiento micelial para tres diferentes concentraciones de sacarosa

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute sacarosa

como fuente de carbono

Una vez realizadas las cineacuteticas de crecimiento del P cubensis para cada

concentracioacuten de sacarosa empleada se procedioacute a ajustar los datos obtenidos al

modelo logiacutestico cabe recalcar que es necesario establecer los crecimientos

maacuteximos de biomasa obtenidos para cada uno de los ensayos los cuales fueron

026 gL 045 gL y 057 gL para concentraciones de 30 gL 50 gL y 70 gL de

sacarosa respectivamente

Una vez aplicado el modelo logiacutestico para cada tratamiento se obtuvieron valores

de velocidad maacutexima de crecimiento y biomasa inicial para cada concentracioacuten de

sacarosa utilizada en el medio los cuales se muestran en la tabla 3

53

Tabla 3 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando sacarosa como

fuente de carbono

30gL 50gL 70gL

microx (diacutea-sup1) 030 microx (diacutea-sup1) 014 microx (diacutea-sup1) 041

micromax (diacutea-sup1) 037 micromax (diacutea-sup1) 042 micromax (diacutea-sup1) 067

X0 (gL) 01 X0(gL) 01 X0 (gL) 011

R2 061 R2 089 R2 095

De la tabla 3 se ratifica que se utilizoacute una concentracioacuten inicial de biomasa igual

para cada una de las fermentaciones aproximadamente 01 gL ademaacutes se

observa un aumento en la velocidad maacutexima de crecimiento con respecto a la

cantidad de sacarosa empleada es decir que el hecho de haber aumentado la

concentracioacuten de sacarosa en el medio favorecioacute el aumento en la velocidad

maacutexima de crecimiento del P cubensis siendo eacutesta mayor cuando se trabajoacute a una

concentracioacuten de 70 gL de sacarosa De igual manera se aprecia que el

tratamiento que conteniacutea 70 gL de sacarosa presentoacute una velocidad especiacutefica de

crecimiento mayor que los demaacutes siendo eacutesta de 041 diacutea-1

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos el graacutefico 6 ilustra los

valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales graficados con

respecto al tiempo

54

0

01

02

03

04

05

06

0 2 4 6 8 10 12 14

Bio

mas

a (g

L)

Tiempo (Diacutea)

X exp (30 gL) X exp (50 gL) X exp (70 gL)

X teoacuterico (30 gL) X teoacuterico (50 gL) X teoacuterico (70 gL)

Graacutefico 6 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes

concentraciones de sacarosa

Del graacutefico 6 se puede observar como los valores de biomasa experimentales se

ajustaron a los valores de biomasa teoacutericos arrojados por el modelo logiacutestico lo

que quiere decir la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

cuando se utilizoacute 70 gL se ajustoacute correctamente al modelo logiacutestico lo que se

corrobora en la tabla 2 gracias al valor obtenido para el R2 que indica la relacioacuten

de los datos teoacutericos con respecto a los experimentales Por otro lado para las

fermentaciones de 30 gL y 50 gL de sacarosa a pesar de parecer que

presentaron un buen ajuste al calcular la relacioacuten de los datos teoacutericos con

respecto a los experimentales (R2) se concluye que el ajuste no fue tan bueno

55

313 Comparacioacuten entre el crecimiento micelial de P cubensis en los

cultivos sumergidos utilizando glucosa y sacarosa como fuente de

carbono

Ahora bien es igualmente importante realizar un anaacutelisis comparativo entre ambas

fuentes de carbono empleadas con el fin de determinar si existen o no diferencias

significativas entre dichas fuentes de carbono

De acuerdo al anaacutelisis estadiacutestico se dice que existen diferencias significativas del

crecimiento micelial del P cubensis en cuanto al diacutea y la concentracioacuten de

sustrato empleado es decir concentracioacuten de glucosa y sacarosa (Anexo 3) pero

se observa claramente que no hay diferencias significativas de dicho crecimiento

con respecto al tipo de sustrato utilizado debido a que el P-valor arrojado por la

estadiacutestica fue de 01217 lo que sugiere que se debe utilizar la sacarosa gracias

a la disminucioacuten de costos que se generariacutean durante el proceso todo ello gracias

al costo de la sacarosa es inferior al de glucosa Sin embargo para elegir la fuente

de carbono que mejores resultados arrojoacute no soacutelo se basoacute en la cantidad de

biomasa producida sino que se procedioacute a examinar los barridos espectrales

arrojados por el anaacutelisis de HPLC con el fin de determinar la fuente de carbono

que mejor resolucioacuten mostroacute del alcaloide que en esta investigacioacuten fue glucosa a

una concentracioacuten de 50 gL

De igual manera el graacutefico 7 muestra las medias obtenidas mediante el anaacutelisis

estadiacutestico para las fermentaciones trabajadas con glucosa y sacarosa Aun asiacute

es necesario hacer hincapieacute que eacuteste no es el criterio principal para la obtencioacuten

del medio que mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten por lo tanto se

deben seguir realizando los diferentes anaacutelisis descritos anteriormente en este

trabajo

56

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y

sacarosa)

Media para glucosa (a) 029

Media para sacarosa (a) 032

aa

0

01

02

03

Conc

entr

acioacute

n bi

omas

a (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 7 Crecimiento micelial para dos diferentes fuentes de carbono (glucosa y sacarosa)

314 Crecimiento micelial del P cubensis en cultivo sumergido utilizando

glucosa y fenilalanina en el medio

Se decidioacute realizar un uacuteltimo ensayo acerca del efecto que teniacutea la adicioacuten de un

aminoaacutecido llamado Fenilalanina (FA) al medio Fang-Zhong sobre la produccioacuten

del alcaloide y por ende sobre la generacioacuten de biomasa

Debido a los anaacutelisis realizados anteriormente se concluyoacute que la mejor fuente de

carbono fue la glucosa a una concentracioacuten de 50 gL De la misma manera que

en los numerales anteriores se evaluoacute la cineacutetica del crecimiento micelial del P

cubensis mediante los meacutetodos de peso huacutemedo y peso seco Las mediciones

fueron realizadas por duplicado y promediadas para la fuente de carbono elegida

(glucosa 50 gL) y las diferentes concentraciones de FA en el medio

correspondientes a 05 gL 1 gL 15 gL con el fin de encontrar el medio que

mejores resultados arrojoacute en cuanto a crecimiento micelial y generacioacuten del

57

alcaloide de intereacutes Los datos obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco se

muestran en el graacutefico 8

Cabe resaltar que junto con las tres fermentaciones de 05 gL 10 gL y 15 gL

de FA se montaron a su vez seis muestras correspondientes a los diacuteas 12 13 y

14 de la fermentacioacuten que conteniacutea 0 gL de FA eacutesto con el propoacutesito de analizar

los datos de manera estadiacutestica y poder hacer comparaciones con respecto a la

generacioacuten de biomasa y a la produccioacuten del alcaloide de intereacutes ambas medidas

con respecto a la concentracioacuten

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

11

12

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Biom

asa

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 8 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando diferentes concentraciones de FA y 50

gL de glucosa como fuente de carbono (Peso seco)

Al analizar el graacutefico 8 es decir el crecimiento micelial (concentracioacuten de

biomasa) seguacuten la concentracioacuten de FA en el tiempo se puede notar que no hubo

presencia de fase de latencia para ninguna de las concentraciones de FA

utilizadas ademaacutes el crecimiento de biomasa en cada caso se aprecia de manera

58

muy similar llegando los tres ensayos a la fase estacionaria el diacutea 12 de la

fermentacioacuten

Observando el graacutefico 8 se puede identificar que el mayor contenido de biomasa

fue de 108 gL obtenida el diacutea 13 para una concentracioacuten 10 gL de FA para

concentraciones de 05 gL y 15 gL de FA la concentracioacuten maacutexima de biomasa

fue 106 gL y 101 gL respectivamente Auacuten asiacute al considerar los resultados

obtenidos se puede ratificar que es indiferente la cantidad de FA necesaria para

obtener concentracioacuten de biomasa por ende se decide que el medio que mejores

resultados arrojoacute fue el que conteniacutea 05 gL FA debido a que fue la

concentracioacuten de FA que mejor resolucioacuten del alcaloide presentoacute paraacutemetro

observado mediante los cromatogramas obtenidos del anaacutelisis de HPLC (Anexos

19 20 y 21) y ademaacutes porque con dicha cantidad los costos de la materia prima

seriacutean menores Cabe resaltar que el uso de FA generoacute un aumento significativo

duplicando la produccioacuten de biomasa por lo tanto se testifica que siacute hubo

duplicacioacuten en cuanto a la concentracioacuten de biomasa en los medios que conteniacutea

FA con respecto a los medios que no conteniacutean FA se dice entonces que a su

vez se podriacutea haber generado mayor cantidad de Psilocibina en los medios que

teniacutean FA ya que dicho alcaloide se produce de manera intracelular por tal

razoacuten al aumentar la cantidad de biomasa en el medio se aumenta la cantidad de

dicho alcaloide

De igual manera se analizaron los datos estadiacutesticamente y se llegoacute a apreciar

que no existen diferencias significativas en cuanto a la produccioacuten de biomasa y la

cantidad de FA utilizada en el medio Del mismo modo al analizar la tabla de

contrastes muacuteltiple de rangos se reitera que siacute existen diferencias significativas

entre el crecimiento micelial de biomasa (concentracioacuten de biomasa) en el tiempo

cuando se trabajoacute con FA o sin eacuteste Eacutesto se puede observar en el graacutefico 9

(Anexo 4)

59

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 032

Media 05 gL FA (b) 065

Media 10 gL FA (b) 066

Media 15 gL FA (b) 069

a

b b b

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

Conc

entr

acioacute

n bi

omas

a (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 9 Crecimiento micelial para glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y tres diferentes concentraciones de FA

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute 50 gL de

glucosa como fuente de carbono y diferentes concentraciones de FA

En primer lugar se fijaron los valores de crecimiento maacuteximo de biomasa para

cada una de las concentraciones obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco con

el fin de hallar los paraacutemetros cineacuteticos mediante el modelo logiacutestico Los

crecimientos maacuteximos de biomasa obtenidos fueron los siguientes 106 gL 108

gL y 101 gL para concentraciones de 05 gL 10 gL y 15 gL de FA

respectivamente y 50 gL de glucosa

Una vez realizado el modelo logiacutestico para cada tratamiento se obtuvieron los

valores de velocidad maacutexima de crecimiento y concentracioacuten de biomasa inicial

para cada ensayo los cuales se muestran en la tabla 4

60

Tabla 4 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando 50 gL de glucosa

como fuente de carbono y diferentes concentraciones de FA

05gL 10gL 15gL

microx (diacutea-sup1) 018 microx (diacutea-sup1) 012 microx (diacutea-sup1) 012

micromax (diacutea-sup1) 045 micromax (diacutea-sup1) 035 micromax (diacutea-sup1) 044

X0 (gL) 01 X0 (gL) 017 X0 (gL) 016

R2 095 R2 082 R2 088

Seguacuten los valores arrojados por el modelo logiacutestico que se encuentran

presentados en la tabla 4 se puede decir que se presentoacute una valor de biomasa

inicial similar para los tratamientos de 1 gL y 15 gL de FA mientras que para las

fermentaciones que conteniacutean 05 gL de FA se tiene una diferencia de un 50

aproximadamente Ademaacutes se puede observar que a la concentracioacuten de 05 gL

de FA es la que mayor velocidad maacutexima de crecimiento presenta siendo esta

045 diacuteamacrsup1 a su vez dicha concentracioacuten presentaacute la microx mayor correspondiente a

018 diacutea-1 Debido a eacutesto y al criterio de mejor resolucioacuten del alcaloide observado

en los anaacutelisis de HPLC (Anexos 19 20 y 21) se concluye que el medio que

mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten para la generacioacuten de biomasa

y la produccioacuten de la Psilocibina es 05 gL de FA y 50 gL de glucosa

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos el graacutefico 10 muestra

los valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales graficados con

respecto al tiempo

61

0

02

04

06

08

1

12

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Bio

mas

a (g

L)

Tiempo (Diacutea)

X exp (05 gL) X exp (10 gL) X exp (15 gL)

X teoacuterico (05 gL) X teoacuterico (10 gL) X teoacuterico (15 gL)

Graacutefico 10 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes

concentraciones de FA y 50 gL de glucosa

Se puede decir gracias al graacutefico 10 que los valores de biomasa experimentales

se ajustaron a los valores de biomasa teoacutericos hallados mediante el modelo

logiacutestico es decir la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

cuando se usaron diferentes concentraciones de FA en el medio se ajustoacute

correctamente al modelo logiacutestico esto se reitera con los valores de R2 mostrados

anteriormente en la tabla 4

32 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE

DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

La evaluacioacuten del consumo de sustrato durante la fermentacioacuten con respecto al

tiempo es de suma importancia puesto que eacuteste es el principal componente

limitante del crecimiento presente en el medio de cultivo

62

A continuacioacuten se analizaraacuten dichos consumos para los diferentes ensayos

321 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando diferentes concentraciones de glucosa

Una vez halladas las concentraciones de sustrato para cada una de las

fermentaciones que conteniacutean glucosa en el medio se procedioacute a graficar dichos

valores con respecto al tiempo

El graacutefico 11 ilustra los datos obtenidos sobre el consumo de sustrato de las tres

fermentaciones que conteniacutean glucosa y a su vez como se comportoacute el

crecimiento de biomasa para cada ensayo durante los 14 diacuteas de fermentacioacuten

0

01

02

03

04

05

06

07

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14B

iom

asa

(gL

)

Glu

cosa

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50GL 70 GL 30gL 50gL 70gL

Graacutefico 11 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de glucosa como

fuente de carbono

Al observar el graacutefico 11 se expone que el P cubensis consumioacute mayor cantidad

de glucosa cuando esta estaba a una concentracioacuten de 70 gL correspondiendo a

63

un porcentaje de 62 mientras que para 50 gL y 30 gL fue de 23 y 30

respectivamente

Comparando el consumo de glucosa en sus diferentes concentraciones con el

crecimiento micelial del hongo se puede observar que a una concentracioacuten de

glucosa de 30 gL no soacutelo se tuvo un menor consumo de sustrato sino que

tambieacuten se generoacute un menor crecimiento de biomasa Mientras que a

concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa a pesar de presentar diferencias

en cuanto al porcentaje de sustrato consumido el crecimiento micelial es similar

(no presenta diferencias significativas) lo que indica que el hongo no requiere

tanta concentracioacuten de glucosa para su crecimiento eacutesto se puede afirmar soacutelo

para este ensayo a estas condiciones

De igual manera en el graacutefico 11 al analizar la tendencia del consumo de

sustrato las concentraciones de glucosa de 50 gL y 70 gL presentan una

disminucioacuten notoria hasta el diacutea 11 para dicho consumo Esto se debe a que en

ese diacutea inicioacute la fase estacionaria del hongo en ambas fermentaciones en donde

el P cubensis requeriacutea alimento uacutenicamente para mantenerse y producir

metabolitos secundarios Mientras que para la concentracioacuten de glucosa de 30 gL

el consumo de glucosa fue muy poco a partir del quinto diacutea de la fermentacioacuten

esto se atribuye a que la cineacutetica de crecimiento micelial del P cubensis presentoacute

una fase estacionaria temprana entre los diacuteas 8 y 11 indicando que no necesitaba

consumir casi glucosa puesto que no estaba creciendo

322 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando diferentes concentraciones de sacarosa

Los datos obtenidos sobre el consumo de sacarosa para cada una de las

concentraciones utilizadas (30 gL 50 gL y 70 gL de sacarosa) durante los 14

diacuteas de la fermentacioacuten se muestran en el graacutefico 12 a su vez se ilustran en dicho

64

graacutefico el comportamiento del crecimiento micelial para cada ensayo durante los

14 diacuteas de fermentacioacuten para efectos de anaacutelisis

0

01

02

03

04

05

06

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Sac

aro

sa (g

L)

Tiempo (diacuteas)

30gL 50gL 70gL 30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 12 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de sacarosa como

fuente de carbono

Al observar el graacutefico 12 se puede decir que el P cubensis consumioacute mayor

cantidad de sacarosa cuando eacutesta estaba a una concentracioacuten de 70 gL en el

medio presentando un porcentaje de consumo del 49 mientras que para las

concentraciones de 50 gL y 30 gL de sacarosa se tuvo un porcentaje de

consumo de 24 y 37 Esto igual que en el consumo de glucosa se puede

deber a que al tener mayor concentracioacuten de sustrato en el medio el P cubensis

genera mayor afinidad por el mismo haciendo que dicho hongo se consuma

grandes cantidades de sacarosa durante el tiempo

Igualmente se observa que aproximadamente en el noveno diacutea de la

fermentacioacuten las tres diferentes concentraciones de glucosa (30 gL 50 gL y 70

65

gL) se mantienen casi constantes en el tiempo ello gracias a que en este diacutea el

hongo se encontraba en fase estacionaria en los tres ensayos

323 Comparacioacuten entre el consumo de sustrato de P cubensis en los

cultivos sumergidos con diferentes fuentes de carbono

Con el fin de identificar cuaacutel de las dos fuentes de carbono fue consumida en

mayor proporcioacuten por parte del P cubensis se procedioacute a realizar un anaacutelisis

estadiacutestico donde comparamos las dos fuentes de carbono empleados con

respecto al consumo de sustrato obtenido (concentracioacuten de glucosa y sacarosa

en cada uno de los medios) donde se consiguioacute un P-valor de 00811 con

respecto al tipo de sustrato lo que indica que no existen diferencias en cuanto al

consumo de sustrato y el tipo del mismo es decir es indiferente cuaacutel de los dos

sustratos (glucosa o sacarosa) se utilice para que se del consumo del mismo por

parte del P cubensis Observacioacuten que se reitera en la tabla de contraste muacuteltiple

que muestra que se trabajoacute como un grupo homogeacuteneo Igualmente el graacutefico 13

muestra las medias de consumo de sustrato (concentracioacuten durante los 14 diacuteas)

obtenidas mediante el anaacutelisis estadiacutestico y reitera que no existen diferencias

significativas con respecto al tipo de sustrato utilizado para el cultivo del P

cubensis en medio sumergido (Anexo 5)

66

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 3431

Media sacarosa (a) 3678

a

a

32

34

36

38

Co

nce

ntr

acioacute

n s

ust

rato

(g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 13 Consumo de sustrato para cada una de las fuentes de carbono utilizadas

Aun asiacute al comparar los graacuteficos 11 y 12 se puede observar un mayor consumo

de glucosa que de sacarosa lo que lleva a concluir que es mejor emplear la

primera (glucosa)

324 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando glucosa y fenilalanina en el medio

Los datos obtenidos acerca del consumo de sustrato durante los 14 diacuteas de la

fermentacioacuten para cada uno de los medios que conteniacutean 50 gL de glucosa y

diferentes concentraciones de FA (05 gL 1 gL y 15 gL) se muestran en el

graacutefico 14 De igual manera se ilustran en dicho graacutefico las cineacuteticas de

crecimiento micelial para cada una de las fermentaciones que teniacutean 50 gL de

glucosa y diferentes concentraciones de FA con el fin de realizar los anaacutelisis

pertinentes

67

0

02

04

06

08

1

12

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Glu

cosa

50

gL

+ F

A (g

L)

Tiempo (diacuteas)

05gL 10gL 15gL 05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 14 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando 50 gL de glucosa como fuente de carbono y

diferentes concentraciones de FA

Analizando el graacutefico 14 se puede decir que el consumo de glucosa durante el

tiempo fue igual para las fermentaciones que conteniacutea concentraciones de 1 gL y

15 gL de FA dichos consumos corresponde a valores de 23 mientras que

para el ensayo que teniacutea una concentracioacuten de 05 gL de FA el porcentaje de

consumo fue del 18 Asimismo se presentaron diferencias significativas en

cuanto al consumo de sustrato entre los diferentes ensayos

El graacutefico 15 expone las medias del consumo de sustrato (concentracioacuten) de cada

una de las muestras y las diferencias existentes entre ellas se evidencia que la

adicioacuten de FA disminuyoacute el consumo de glucosa ademaacutes que en los ensayos se

presentaron tres grupos homogeacuteneos diferentes En el primer grupo (a) que

contiene las fermentaciones del P cubensis con una concentracioacuten de 50 gL de

glucosa y en ausencia de FA se obtuvo una media de 356 gL la cual indica un

mayor consumo de sustrato Luego el segundo grupo (c) se compone de las

concentraciones de 1 gL y 15 gL de FA presentando una media de 413 gL y

de 426 gL respectivamente y el uacuteltimo grupo (b) corresponde a una

68

concentracioacuten de 05 gL de FA el cual presenta el menor consumo de glucosa al

exponer una media 466 gL

Seguacuten lo anterior y el graacutefico 15 se dice que siacute existieron diferencias significativas

en cuanto al consumo de sustrato (concentracioacuten durante los 14 diacuteas) en los

uacuteltimos tres diacuteas cuando se trabajo con FA y sin FA y a su vez se encontraron

diferencias significativas de la concentracioacuten de sustrato en el medio cuando se

teniacutea una concentracioacuten de FA correspondiente a 05 gL con relacioacuten a las otras

dos concentraciones de FA (10 gL y 15 gL) mientras que entre estas dos

uacuteltimas concentraciones de FA (10 gL y 15 gL) no se encontraron diferencias

significativas (Anexo 6)

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 3564

Media 05 gL FA (b) 466

Media 10 gL FA (c) 4131

Media 15 gL FA (c) 426

a

b c c

0

10

20

30

40

50

60

Conc

entr

acioacute

n su

stra

to (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 15 Consumo de sustrato para cada una de las concentraciones de FA utilizadas

69

33 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE

DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

Las fuentes de proteiacutena que posee el medio de Fang-Zhong son extracto de

levadura y peptona que representan una cantidad de 10 gL para cada ensayo

eacutesta cantidad se mantuvo constante para cada fermentacioacuten

Se evaluoacute el consumo de proteiacutena por parte del P cubensis durante los 14 diacuteas

de la fermentacioacuten para cada uno de los ensayos

A continuacioacuten se analizan los resultados obtenidos para cada uno de los

tratamientos

331 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de glucosa

Una vez se calcularon las concentraciones de proteiacutena en el medio para cada

ensayo se graficaron dichos valores con respecto al tiempo

El graacutefico 16 muestra como se comportoacute el consumo de proteiacutena con respecto al

tiempo para cada una de las tres concentraciones de glucosa utilizadas y a su vez

como se comportoacute el crecimiento de biomasa para cada ensayo durante los 14

diacuteas de fermentacioacuten

70

0

01

02

03

04

05

06

07

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Pro

tein

a (g

L)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50 GL 70 GL 30 gL Biomasa 50 gL Biomasa 70 gL Biomasa

Graacutefico 16 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de glucosa como

fuente de carbono

Analizando el graacutefico 16 se puede observar que el consumo de proteiacutena se dio

casi en su totalidad El ensayo que mayor consumo de proteiacutena presentoacute fue el

que conteniacutea 30 gL de glucosa arrojando un porcentaje de consumo del 98

mientras que las fermentaciones realizadas a concentraciones de 50 gL y 70 gL

de glucosa presentaron un porcentaje de consumo de proteiacutena del 91 y 90

respectivamente

Al enfocarnos en la relacioacuten existente entre el consumo de proteiacutena y el

crecimiento micelial del P cubensis se puede notar gracias al graacutefico 16 que la

relacioacuten es directamente proporcional debido a que el consumo de proteiacutena fue

permanente mientras el hongo se encontraba en fase exponencial es decir el P

cubensis necesitaba de la proteiacutena para aumentar su crecimiento mientras que en

el momento en que el microorganismo comenzoacute su fase estacionaria la

concentracioacuten de proteiacutena en el medio se mantuvo constante esto uacuteltimo soacutelo es

vaacutelido para concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa puesto que ambas

llegaron a la fase estacionaria

71

332 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de sacarosa

Una vez obtenidos los valores de consumo de proteiacutena para cada concentracioacuten

de sacarosa utilizada se precedioacute a graficarlos con respecto al tiempo dichos

datos se encuentran en el graacutefico 17 De igual manera en este graacutefico se

representa la cineacutetica de crecimiento de biomasa para el P cubensis de acuerdo a

las distintas concentraciones de sacarosa utilizadas

0

01

02

03

04

05

06

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Prot

eiacutena

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50 GL 70 GL 30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 17 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de sacarosa como

fuente de carbono

El graacutefico 17 ilustra el consumo casi en su totalidad de la proteiacutena para cada uno

de los tratamientos El ensayo que mayor consumo de proteiacutena presentoacute fue el

que conteniacutea 30 gL de sacarosa exponiendo un porcentaje de consumo del 89

mientras que las concentraciones de 50 gL y 70 gL de sacarosa arrojaron

porcentajes de consumo del 86 y 57 respectivamente

Ahora bien al analizar el crecimiento del P cubensis con respecto al consumo de

proteiacutena se evidencia claramente que el consumo disminuyoacute permanentemente

72

en el tiempo mientras el hongo se encontraban en estado exponencial indicando

el intereacutes del P cubensis por la proteiacutena siendo eacutesta utilizada por el mismo para

aumentar su tamantildeo y biomasa

Durante los diacuteas 4 y 10 las fermentaciones que conteniacutean concentraciones de 30

gL y 70 gL de sacarosa presentaron un alto consumo de proteiacutena a pesar de

que el P cubensis se encontraba en estos dos ensayos en fase estacionaria fase

en la cual no se requiere consumir grandes cantidades de sustrato puesto que el

hongo soacutelo necesitaba alimentarse para mantenerse o para producir productos no

ligados al crecimiento maacutes no para cambiar la cantidad de biomasa presente en el

medio Asimismo la concentracioacuten de 50 gL de sacarosa tambieacuten presentoacute un

alto consumo de proteiacutena durante los diacuteas 4 y 8 en donde se creiacutea estar en una

fase estacionaria temprana lo dicho anteriormente reitera una vez maacutes la afinidad

que el P cubensis presentoacute con respecto a las fuentes de proteiacutena usadas

333 Comparacioacuten entre el consumo de proteiacutena de P cubensis en los

cultivos sumergidos con diferentes fuentes de carbono

Con el fin de conocer cuaacutel de los dos tipos de sustrato empleado fue mayormente

consumido se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico

En el graacutefico 18 se ilustran las medias de consumo de proteiacutena (concentracioacuten)

arrojadas mediante el anaacutelisis estadiacutestico sobre el consumo de proteiacutena cuando se

utilizoacute glucosa o sacarosa en el medio y se evidencia que existen diferencias

significativas en cuanto a la concentracioacuten de proteiacutena en el tiempo en el medio

cuando se realizoacute el experimento con glucosa y cuando se utilizoacute sacarosa

arrojando asiacute dos grupos homogeacuteneos el primero (a) presenta una media de 465

gL mientras que el grupo dos (b) arroja un valor de media de 609 gL indicando

un menor consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en el medio sumergido

73

de Fang-Zhong cuando se utilizoacute sacarosa como principal fuente de carbono

(Anexo 7)

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 465

Media sacarosa (b) 609

a

b

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Conc

entr

acioacute

n pr

oteiacute

na (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 18 Consumo de proteiacutena para cada una de las fuentes de carbono utilizadas

334 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

glucosa y FA en el medio

Una vez se obtuvo la concentracioacuten de proteiacutena en el medio para cada

concentracioacuten de FA utilizada se precedioacute a graficar dichos valores con respecto

al tiempo los cuales se ilustran en el graacutefico 19 ademaacutes se muestran en dicho

graacutefico las cineacuteticas de crecimiento de biomasa para cada ensayo

74

0

02

04

06

08

1

12

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Pro

teiacuten

a (g

L)

Tiempo (diacuteas)

05 gL 1 gL 15 gL 05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 19 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando 50 gL de glucosa como fuente de carbono y

diferentes concentraciones de FA

De igual forma que para la fermentacioacuten que teniacutea 50 gL de glucosa en el medio

realizada anteriormente para dichos ensayos el consumo de proteiacutena fue

permanente y se dio casi en su totalidad El ensayo que mayor consumo de

proteiacutena presentoacute fue el que conteniacutea 05 gL de FA arrojando un porcentaje de

consumo del 86 aun asiacute el porcentaje de consumo arrojado por la fermentacioacuten

de 1 gL de FA fue del 84 indicando que no existen diferencias con respecto al

consumo de proteiacutena entre dichas cantidades de FA utilizadas Mientras que el

porcentaje de consumo para 15 gL de FA fue inferior presentando un valor del

72 De acuerdo a los resultados mencionados anteriormente se puede decir que

a mayor concentracioacuten de FA en el medio se presenta menor consumo de

proteiacutena por parte del P cubensis esto se puede afirmar uacutenicamente para los

resultados obtenidos durante esta investigacioacuten a ciertas condiciones

Analizando ahora la relacioacuten entre el consumo de proteiacutena y el crecimiento

micelial se puede ver que al igual que para los ensayos con glucosa a 50 gL se

75

tiene un consumo permanente mientras se estaacute en fase exponencial y una vez se

llega a la fase estacionario alrededor del diacutea 12 la concentracioacuten de proteiacutena en

el medio se estabilizoacute

A la hora de indagar los datos estadiacutesticamente se puede observar que no existen

diferencias significativas sobre el consumo de proteiacutena (concentracioacuten) en el

tiempo con respecto al tipo de sustrato pero al comparar los resultados con los

ensayos donde se antildeadioacute FA al medio se encontroacute que siacute existen diferencias

significativas Se crearon dos grupos homogeacuteneos el primero cuenta con glucosa

y sacarosa presentando medias (cantidad de proteiacutena en el medio) de 468 gL y

473 gL respectivamente mientras que el ensayo con FA se encuentra en otro

grupo en donde su consumo de proteiacutena fue menor presentando una media

(cantidad de proteiacutena en el medio) de 614 gL (Anexo 8)

Tratamientos con y sin FA

Media glucosa (a) 468

Media sacarosa Proteiacutena (a) 473

Media fenilalanina (b) 614

a a

b

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Co

nce

ntr

acioacute

n p

rote

iacutena

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 20 Consumo de proteiacutena para los ensayos con y sin FA

76

34 ESTUDIO CUALITATIVO DE LA PRESENCIA DEL ALCALOIDE

Posterior a las fermentaciones de glucosa sacarosa y glucosa 50 gL con FA y

los respectivos anaacutelisis se realizoacute un uacuteltimo anaacutelisis que a la vez fue el de mayor

relevancia a la hora de determinar cuaacutel de los medios fue el que mejores

resultados arrojoacute En primera instancia se utilizoacute el reactivo de Dragendorff como

indicador de alcaloide para analizar las muestras de los diacuteas 12 13 y 14 con el fin

de esclarecer la presencia de alcaloides (Anexo 17)

Una vez detectada la presencia de alcaloides gracias a la coloracioacuten naranja

presentada en las muestras se procedioacute a realizar la teacutecnica de HPLC con el fin

de hallar un porcentaje del compuesto de intereacutes basado en las aacutereas obtenidas

de los cromatogramas (asumiendo un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72

minutos)

341 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el

medio no conteniacutea FA

A la hora de analizar y confirmar cuaacutel fue el mejor ensayo de los experimentos

realizados se tuvo como criterio base determinar la fuente de carbono y su

respectiva concentracioacuten que mejor presencia del compuesto de intereacutes arrojoacute

supuesto a un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

Inicialmente al obtener los anaacutelisis estadiacutesticos se deduce que no existieron

diferencias significativas entre el aacuterea del pico de intereacutes con respecto a todos los

picos arrojados por el cromatograma y los factores estudiados (tipo de sustrato

diacutea de fermentacioacuten y concentracioacuten) puesto que se obtuvieron valores de P-valor

77

de 03310 09580 y 08336 respectivamente es decir no importa queacute tipo de

sustrato se utilice la produccioacuten de alcaloide no tendraacute variaciones (Anexo 9)

Al analizar el graacutefico 21 se puede observar que las medias de las aacutereas halladas

para los diferentes ensayos con glucosa y sacarosa no presentaron diferencias

significativas es decir pertenecen al mismo grupo homogeacuteneo (a) lo que ratifica

lo dicho anteriormente

Tratamiento de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 235916

Media sacarosa (a) 337147

a

a

0

7000

14000

21000

28000

35000

42000

Aacutere

a de

Com

pues

to

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 21 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para las dos fuentes de carbono

Por tal razoacuten fue necesario hacer un anaacutelisis cualitativo de los cromatogramas

obtenidos mediante HPLC el cual se basoacute en la forma del pico arrojado por la

teacutecnica La figura 6 ilustra dicho anaacutelisis

78

Buena resolucioacuten de pico Mala resolucioacuten de pico

(a) (b)

Figura 6 Cromatogramas de dos diferentes fermentaciones de P cubensis que ilustran el criterio de escogencia del mejor ensayo realizado (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

Primero fue necesario observar el tamantildeo del pico y posterior a eacutesto determinar

su resolucioacuten La figura 6 ilustra dos ejemplos el de 50 gL de glucosa el diacutea 13 y

50 gL de sacarosa el diacutea 14 mientras el primero muestra un pico grande y

definido la segunda fermentacioacuten ilustra un pico grande pero poco definido

indicando que en este caso no se resolvioacute correctamente el alcaloide es decir no

se logroacute una buena separacioacuten De esta manera se analizaron los diferentes

cromatogramas para los diacuteas 12 (Anexo 19) 13 (Anexo 20) y 14 (Anexo 21) de

cada fermentacioacuten arrojando diferencias entre los ensayos y llevando a la

conclusioacuten de que la fermentacioacuten que mejores resultados arrojoacute fue la que

conteniacutea 50 gL de glucosa

79

342 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el

medio conteniacutea FA

Despueacutes de realizada la fermentacioacuten con glucosa 50 gL y concentraciones de

FA de 05 gL 10 gL y 15 gL se procedioacute de igual manera que en el estudio sin

FA a evaluar cuaacutel de estas tres concentraciones de FA exhibioacute mejor resolucioacuten

del alcaloide

Inicialmente se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico el cual arrojoacute que no existen

diferencias significativas con respecto al aacuterea de pico que en este caso debido al

supuesto representa la Psilocibina y los diacuteas 12 13 y 14 de la fermentacioacuten

Mediante el graacutefico 22 se puede decir que en los uacuteltimos tres diacuteas de las

fermentaciones que conteniacutean FA en el medio no existen diferencias significativas

con respecto al alcaloide de intereacutes obtenido es decir en los tres se produjo el

alcaloide (Anexo 10)

Tratamientos de los uacuteltimos tres diacuteas de fermentacioacuten usando FA

Media diacutea 12 (a) 411758

Media diacutea 13 (a) 413401

Media diacutea 14 (a) 44860

a a a

0

10000

20000

30000

40000

50000

Aacutere

a Co

mpu

esto

Letras diferentes denotan diferencias significativas

Graacutefico 22 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos en los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten

con FA y glucosa

80

Igual que en numeral anterior fue necesario realizar anaacutelisis cualitativo para los

cromatogramas por ende se requirioacute observar el tamantildeo del pico y posterior a

eacutesto determinar su resolucioacuten

Buena resolucioacuten de pico Mala resolucioacuten de pico

(a) (b)

Figura 7 Cromatogramas de dos diferentes fermentaciones de P cubensis que ilustran el criterio de escogencia del mejor ensayo realizado (a) 05 gL

FA (b) 15 gL FA

La figura 7 ejemplifica el anaacutelisis realizado para la seleccioacuten del mejor ensayo

ejecutado Se tienen dos cromatogramas el de 05 gL de FA en el diacutea 13 y el de

15 gL de FA para el mismo diacutea

A todos los cromatogramas obtenidos para los diacuteas 12 (Anexo 19) 13 (Anexo 20)

y 14 (Anexo 21) se realizoacute el mismo anaacutelisis y se concluyoacute que la concentracioacuten

maacutes apropiada para la obtencioacuten de la los compuestos producidos por P cubensis

fue de 05 gL de FA debido a que eacuteste generariacutea una disminucioacuten en los costos

81

35 ESTUDIO PORCENTUAL (AacuteREA) DEL ALCALOIDE REALIZADO PARA

LOS DIFERENTES ENSAYOS

Se calculoacute el porcentaje de aacuterea correspondiente al pico que identificoacute que se

asumioacute como el correspondiente a la Psilocibina gracias a la suposicioacuten realizada

del tiempo de retencioacuten

A continuacioacuten se presentan los valores obtenidos y sus respectivos anaacutelisis para

cada tratamiento

351 Porcentaje de la Psilocibina (suposicioacuten) cuando el medio no conteniacutea

FA

Debido a que no se contaba con un estaacutendar de Psilocibina los resultados

mostrados en la tabla 5 se obtuvieron realizando un porcentaje con respecto a las

aacutereas bajo la curva arrojadas mediante el anaacutelisis de cromatografiacutea de alta

eficiencia (Anexos 19 20 y 21) En dichos anexos se encuentran resaltadas en

negrilla aquellas aeacutereas utilizadas

Tabla 5 Porcentaje de aacuterea hallado mediante HPLC para los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten con concentraciones de 30 gL 50 gL y 70 gL de glucosa

y sacarosa con un tiempo de retencioacuten de 62 y 72 minutos

Diacutea Glucosa

(gL)

Aacuterea

(compuesto

Tr= 62-72)

Sacarosa

(gL)

Aacuterea

(compuesto

Tr= 62-72)

12 30 60650 30 3664

12 50 7396 50 5857

12 70 4816 70 3415

13 30 702 30 2876

13 50 6815 50 4113

13 70 6733 70 5583

14 30 4824 30 2756

14 50 4821 50 2792

14 70 017 70 1429

82

A la hora de analizar los datos de la tabla 5 se puede observar que el mayor

porcentaje de aacuterea se obtuvo cuando se trabajoacute con glucosa como fuente de

carbono y concretamente a una concentracioacuten de 50 gL

Analizando los datos estadiacutesticamente no se obtuvieron diferencias significativas

en cuanto a la produccioacuten del compuesto (aacuterea) con respecto al tipo de sustrato

utilizado durante las fermentaciones es decir es indiferente si se utiliza glucosa o

sacarosa en el cultivo de P cubensis en medio sumergido de Fang-Zhong

El graacutefico 23 ilustra las medias (aacuterea) obtenidas para la produccioacuten de alcaloide en

las dos diferentes fuentes de carbono es decir glucosa y sacarosa exponiendo

un uacutenico grupo homogeacuteneo con medias (produccioacuten de alcaloide) de aacutereas de

219635 y 234391 para glucosa y sacarosa respectivamente (Anexo 11)

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 219635

Media sacarosa (a) 234391

a

a

2000

2100

2200

2300

2400

Aacuterea

Com

pues

to

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 23 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para cada una de las fuentes de carbono

utilizadas

Aun asiacute estudiando los graacuteficos de HPLC con el criterio mencionado

anteriormente es decir observando el tamantildeo del pico y su resolucioacuten del mismo

83

se observoacute claramente que la presencia del alcaloide (tiempo de retencioacuten

supuesto entre 62 y 72 minutos) fue mejor cuando se trabajoacute con glucosa a una

concentracioacuten de 50 gL debido que presenta el mejor pico

352 Porcentaje de aacuterea de compuestos presentes en P cubensis cuando

el medio conteniacutea FA

Con el fin de observar si la adicioacuten de FA al medio si arrojoacute mejores resultados en

cuanto a la produccioacuten del compuesto presente entre un rango de 62 y 72

minutos como tiempo de retencioacuten se procedioacute a calcular el porcentaje del aacuterea

de intereacutes de acuerdo a las aacutereas arrojadas para cada ensayo por medio del

anaacutelisis de HPLC Los datos obtenidos se ilustran a continuacioacuten en la tabla 6

Tabla 6 Porcentaje hallado mediante HPLC para los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten con concentraciones de 05 gL 10 gL y 15 gL de FA y 50 gL

de glucosa con un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

Diacutea

Glucosa

50 gL +

FA

Aacuterea

(compuesto

Tr=62-72)

12 0 4315

12 05 2931

12 1 6236

12 15 847

13 0 3257

13 05 7549

13 1 4790

13 15 2721

14 0 4822

14 05 3863

14 1 5801

14 15 2102

84

Al detallar la tabla 6 puede observarse que el ensayo que mayor porcentaje de

aacuterea arrojoacute fue el que conteniacutea 05 gL de FA arrojando su maacuteximo porcentaje

correspondiente a 755 el diacutea 13 Aun asiacute las diferencias existentes entre ellos

no fueron significativas

Ahora bien al analizarlos estadiacutesticamente se encontroacute que la produccioacuten del

alcaloide en presencia de FA presentoacute la misma tendencia que los ensayos

analizados anteriormente sin eacutesta pero gracias a que este aminoaacutecido duplico la

cantidad de biomasa y debido a que el compuesto de intereacutes se produce

intracelularmente se afirma que el uso de FA aumentoacute la generacioacuten del

compuesto evaluado (Anexo 12)

El graacutefico 24 presenta las diferentes medias en cuanto al porcentaje de aacuterea del

compuesto presente entre 62 y 72 minutos para los diferentes tratamientos de

glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y sus concentraciones respectivas de FA

Claramente se ve que soacutelo existe un grupo homogeacuteneo lo que reafirma que no

existen diferencias significativas de la produccioacuten con respecto a las

concentraciones de FA

85

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 3122

Media 05 gL FA (a) 2391

Media 10 gL FA (a) 2823

Media 15 gL FA (a) 2113

a

aa

a

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Aacutere

a Co

mpu

esto

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 24 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para cada una de las concentraciones de

FA utilizadas

Debido a que no se encontraron diferencias significativas en cuanto al porcentaje

de aacuterea obtenido mediante los cromatogramas se concluye que el mejor medio es

el que tiene como fuente de carbono glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y una

adicioacuten de 05 gL de FA puesto que genera una disminucioacuten en costos

86

CONCLUSIONES

No existen diferencias significativas en el crecimiento micelial de P

cubensis en medio sumergido Fang-Zhong cuando se trabaja con fuentes

de carbono glucosa y sacarosa sin embargo se decide trabajar con 50 gL

de glucosa puesto que eacuteste tiene una buena presencia de alcaloide y a su

vez una mejor produccioacuten de biomasa

La concentracioacuten de glucosa utilizada para el crecimiento de P cubensis

influye en el crecimiento micelial obteniendo concentraciones de biomasa

de 062 gL 055 gL y 048 gL para concentraciones de sustrato de 70 50

y 30 gL de glucosa siendo las dos primeras significativamente diferentes

con respecto a la de 30 gL

La concentracioacuten de sacarosa utilizada para el crecimiento de P cubensis

influye en el crecimiento micelial obteniendo concentraciones de biomasa

de 057 gL 045 gL y 026 gL para concentraciones de sustrato de 70 50

y 30 gL de sacarosa siendo significativamente diferentes entre ellas

La resolucioacuten de los picos obtenidos por RP-HPLC del extracto de P

cubensis fue mayor para las fermentaciones realizadas con una

concentracioacuten de 50 gL de glucosa lo que conllevoacute a utilizarlo al realizar

los ensayos que conteniacutean en el medio FA

La concentracioacuten de biomasa de P cubensis obtenida en cultivo sumergido

en medio Fang-Zhong con glucosa se duplicoacute con la adicioacuten de FA No

obstante no existen diferencias significativas entre las concentraciones de

FA utilizadas

87

El consumo de proteiacutena presentada por P cubensis en medio Fang-Zhong

fue casi del 100 mientras que el consumo de sustrato para el mismo

medio estuvo alrededor del 40

El consumo de sustrato durante el transcurso de las fermentaciones que no

conteniacutean FA en el medio no presentoacute diferencias significativas con

respecto a las dos fuentes de carbono utilizadas Mientras que en aquellas

fermentaciones donde se agregoacute FA al medio siacute existieron diferencias

significativas entre las fermentaciones de 15 y 1 gL de FA con respecto a

los ensayos realizados con 05 gL FA Sin embargo el P cubensis

consumioacute mayor cantidad de sustrato cuando el medio no conteniacutea FA

Se evidencioacute que el P cubensis consumioacute mayor cantidad de proteiacutena

cuando el sustrato utilizado en el medio fue glucosa y a su vez se detecto

que la adicioacuten de FA al medio tuvo como efecto la disminucioacuten en el

consumo de sustrato por parte del microorganismo

El consumo de sustrato y de proteiacutena tuvo un comportamiento similar

puesto que fue consumido permanentemente durante la fase exponencial

para cada uno de los tratamientos realizados es decir las concentraciones

de 30 gL 50 gL y 70 gL de glucosa y sacarosa como fuente de carbono y

de 05 gL 1 gL y 15 gL de FA teniendo como fuente de carbono glucosa

a una concentracioacuten de 50 gL mientras que en la fase estacionaria su

consumo se disminuyoacute permaneciendo casi constante

Despueacutes de realizados los estudios en cuanto a la produccioacuten del

compuesto presente entre 62 y 72 minutos para cada uno de los ensayos

no se evidenciaron diferencias significativas entre las dos fuentes de

carbono utilizadas (glucosa y sacarosa)

88

La adicioacuten del precursor llamado Fenilalanina (FA) al medio sumergido

Fang-Zhong para llevar a cabo el cultivo del P cubensis tuvo influencia en

cuanto a la produccioacuten de compuesto presente entre tiempo de retencioacuten de

62 y 72 minutos debido a que eacuteste duplicoacute la concentracioacuten de biomasa

en el medio se dice entonces que la produccioacuten aumentoacute al ser eacuteste de

produccioacuten intracelular

La resolucioacuten del compuesto presente entre el tiempo de retencioacuten de 62 a

72 minutos se obtuvo mejor en el ensayo que conteniacutea 05 gL de FA y al

saber que no existieron diferencias significativas en la produccioacuten en cuanto

al porcentaje de aacutereas obtenido con respecto a las demaacutes concentraciones

de FA se afirma que eacuteste es el medio que mejores resultados arrojoacute para

el crecimiento de P cubensis y la produccioacuten de Psilocibina

89

RECOMENDACIONES

Se sugiere observar el efecto que tiene la variacioacuten de las revoluciones a

las cuales se realizaron las fermentaciones para ver como variacutea el

crecimiento del P cubensis en medio sumergido Fang-Zhong con respecto

a dicho factor

Debido a que soacutelo se realizaron anaacutelisis sobre el crecimiento del P

cubensis en medio sumergido haciendo uso de dos sustratos diferentes

(glucosa y sacarosa) seriacutea recomendable realizar el mismo anaacutelisis para

otro tipo de sustrato como por ejemplo melaza por su bajo costo

Del mismo modo seriacutea apropiado realizar el estudio con otro tipo de

precursor y en otras concentraciones para ver la incidencia de eacuteste en el

comportamiento del hongo

Se recomienda realizar un escalamiento de dicho proceso en un biorreactor

con el fin de evaluar a mayor escala el crecimiento del P cubensis y la

produccioacuten del alcaloide

Debido a que la proteiacutena se comportoacute como el principal nutriente se sugiere

para una proacutexima investigacioacuten evaluar diferentes concentraciones de

proteiacutena en el medio

90

ANEXOS

Anexo 1 Anaacutelisis de varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa

Tabla 7 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa)

Tabla 8 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa)

91

Anexo 2 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con sacarosa

Tabla 9 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (sacarosa)

Tabla 10 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (sacarosa)

92

Anexo 3 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa y sacarosa

Tabla 11 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa y

sacarosa)

Tabla 12 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa y

sacarosa)

93

Anexo 4 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa 50 gL y FA

Tabla 13 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa 50 gL y

FA)

Tabla 14 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa

50 gL y FA)

94

Anexo 5 Anaacutelisis de varianza (ANOVA) para el consumo de sustrato en las

fermentaciones sin FA

Tabla 15 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Sustrato sin FA

Tabla 16 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Sustrato sin FA

95

Anexo 6 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de sustrato en las

fermentaciones con FA

Tabla 17 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Sustrato con FA

Tabla 18 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Sustrato con FA

96

Anexo 7 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de proteiacutena en las

fermentaciones sin FA

Tabla 19 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Proteiacutena sin FA

Tabla 20 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Proteiacutena sin FA

97

Anexo 8 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de proteiacutena en las

fermentaciones con FA

Tabla 21Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Proteiacutena con FA

Tabla 22 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Proteiacutena con FA

98

Anexo 9 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la produccioacuten de Psilocibina en

las fermentaciones sin FA

Tabla 23 Anaacutelisis de Varianza para la produccioacuten de Psilocibina sin FA

Tabla 24 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la produccioacuten de Psilocibina

seguacuten el Sustrato sin FA

99

Anexo 10 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la produccioacuten de Psilocibina en las fermentaciones con FA

Tabla 25 Anaacutelisis de Varianza para la produccioacuten de Psilocibina con FA

Tabla 26 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la produccioacuten de Psilocibina

seguacuten el diacutea con FA

100

Anexo 11 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la cuantificacioacuten porcentual de

Psilocibina en las fermentaciones sin FA

Tabla 27 Anaacutelisis de Varianza para la cuantificacioacuten de Psilocibina sin FA

Tabla 28 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la cuantificacioacuten de Psilocibina

seguacuten el tipo de sustrato sin FA

101

Anexo 12 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la cuantificacioacuten porcentual de

Psilocibina en las fermentaciones con FA

Tabla 29 Anaacutelisis de Varianza para la cuantificacioacuten de Psilocibina con FA

Tabla 30 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la cuantificacioacuten de Psilocibina

seguacuten la concentracioacuten con FA

102

Anexo 13 Determinacioacuten de consumo de azuacutecares por el meacutetodo de DNS

(Aacutecido Dinitrosaliciacutelico)

a DNS para glucosa

Pasos para preparar DNS

Disolver 16 gr de NaOH en agua destilada

Adicionar 30 gr de tartrato de Na y K

Aforar a 100 ml con agua destilada

Almacenar en frascos aacutembar a 4degC

Se debe mantener un stock de glucosa 4mgml y almacenarlo a 4degC A partir

de la solucioacuten de glucosa se preparan las soluciones para hacer la curva

patroacuten con las siguientes concentraciones (gL) 025 050 100 200 y 400

Procedimiento

Tomar 05 ml de cada dilucioacuten y agregar 05 ml de reactivo DNS

Preparar una muestra blanco por dilucioacuten de 05 ml de agua destilada a 05

ml de reactivo de DNS

Agitar todas las muestras

Colocar a ebullir las muestras en bantildeo mariacutea por cinco minutos

Enfriar con hielo

Adicionar 5 ml de agua destilada

Agitar y dejar en reposo 15 minutos

Leer en espectrofotoacutemetro a 540 nm

Realizar la curva Absorbancia Vs Concentracioacuten Debe tener un coeficiente

de correlacioacuten de 0991 a 0999

b DNS para sacarosa

Pasos para preparar DNS sacarosa

Preparacioacuten de la solucioacuten Standard stock de sacarosa (30 gL) tomar 30

gr de sacarosa anhiacutedrida grado reactivo con exactitud hasta la deacutecima de

mg disolver ajustar a aforo de 100 ml con agua desionizada empacar en

viales y almacenar en congelador

Preparacioacuten DNS pesar 16 gr de hidroacutexido de sodio grado reactivo 30 gr

de tartrato de sodio y potasio y disolverlos juntos con 50 ml de agua

103

desionizada aparte pesar 10 gr del DNS disolver con 30 ml de agua

desionizada agregar lentamente y con agitacioacuten la solucioacuten del DNS a la

solucioacuten de tartrato y NaOH anteriormente preparadas ajustar a 100 ml

filtrar envasar en frasco aacutembar y rotular con fecha de vencimiento incluida

(3 meses maacuteximo) mantener a la temperatura del laboratorio

Preparacioacuten del reactivo NaOH 10 N (500 ml) pesar con exactitud hasta

la deacutecima de mg 20 gr de NaOH grado reactivo por cada 500 ml de

solucioacuten disolver primero con 300 ml de agua desionizada y luego aforar a

500 ml envasar y rotular correctamente y mantener a la temperatura del

laboratorio

Preparacioacuten de HCL 10 (100 ml) tomar 27 ml de aacutecido clorhiacutedrico al

37 grado reactivo y aforar hasta 100 ml con agua desionizada envasar

rotular correctamente de acuerdo a la norma del laboratorio y almacenar a

la temperatura del laboratorio

Se debe mantener un stock de glucosa 30 gL y almacenarlo a 4degC A partir

de la solucioacuten de glucosa se preparan las soluciones para hacer la curva

patroacuten con las siguientes concentraciones (gL) 3 6 12 18 24 y 30

Procedimiento

Preparar en cada tubo (las soluciones de la curva patroacuten de sacarosa las

muestras problemas diluidas si es necesario y como blanco agua

desionizada) 100microl de solucioacuten

Adicionar 200 microl de HCL 10 a cada tubo y agitar todos los tubos en vortex

Llevar a ebullicioacuten por 10 minutos en bantildeo mariacutea precalentado a 95degC

Enfriar hasta temperatura ambiente raacutepidamente

Adicionar a cada tubo 1 ml de NaOH 10 N y agitar los tubos en vortex

Aparte tomar 05 ml de cada tubo en otros tubos rotulados y agregar 05 ml

del DNS

Agitar todas las muestras en vortex

Llevar a ebullicioacuten por 5 minutos en bantildeo mariacutea precalentado a 96degC

Enfriar hasta temperatura ambiente raacutepidamente

Adicionar 5 ml de H2O desionizada agitar en vortex y dejar reposar por 15

minutos

Leer en espectrofotoacutemetro a 540 nm

Realizar la curva Absorbancia Vs Concentracioacuten Debe tener un coeficiente

de correlacioacuten de 0991 a 0999

104

Anexo 14 Cineacutetica de Consumo de Sustrato

La cineacutetica de consumo de sustrato se realizoacute por el meacutetodo de Aacutecido

Dinitrosaliciacutelico (DNS) Los rangos de concentracioacuten y absorbancia para cada caso

se citan a continuacioacuten

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 02 a 12 gL

Absorbancia de 01234 a 06612

Ecuacioacuten Y = 19174x -00517 R2 = 09923

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron sacarosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 3 a 30 gL

Absorbancia de 00822 a 11112

Ecuacioacuten Y = 25983x + 04857 R2 = 09978

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa 50 gL como sustrato y FA

Concentracioacuten de 02 a 12 gL

Absorbancia de 0097 a 063

Ecuacioacuten Y = 18785x + 00019 R2 = 09986

105

Anexo 15 Determinacioacuten de consumo de proteiacutenas por el meacutetodo de LOWRY

Pasos para la preparacioacuten de LOWRY

Para obtener la curva estaacutendar de Albuacutemina se preparan 5 soluciones

patrones de Albuacutemina en NaCL al 09 (PV) de las siguientes

concentraciones 152 80 200 300 400 Pgml Si la concentracioacuten de

Proteiacutena total es menor de 500 Pgml se lee la absorbancia a 750 nm si

estaacute entre 1000 y 2000 Pgml se lee a 550nm

Se prepara un blanco que no lleva Albuacutemina y en su reemplazo se adiciona

0-5 ml de solucioacuten salina (NaCL) al 09 (PV) Se aplica el mismo

procedimiento que a las demaacutes muestras

Procedimiento

Servir en tubos de ensayo 05 ml de las soluciones patroacuten de Albuacutemina las

muestras problema y NaCL al 09 como blanco Deben estar marcados

para conservar el orden de concentraciones para la curva

Adicionar a cada tubo 05 ml de NaOH 2N y llevar al bantildeo Mariacutea

precalentado a 100degC por un tiempo de 10 minutos

Dejar enfriar hasta que alcance la Temperatura Ambiente

Agregar a cada tubo 5 ml de la solucioacuten complejante mezclar y dejar

reposar por 10 minutos

Adicionar 05 ml del reactivo de Folin-Ciocalteu 11 vortexiar durante 20

segundos

Reposar en un cuarto oscuro durante 30 minutos

Leer la absorbancia a 750 nm y con las soluciones patroacuten construir la

graacutefica Absorbancia Vs Concentracioacuten de Albuacutemina Seacuterica de Bovina

(BSA) con eacutesta se puede determinar la concentracioacuten de las muestras

problema interpolando el valor de la Absorbancia La curva estaacutendar debe

tener un coeficiente de correlacioacuten de 0991 a 0999

106

Anexo 16 Cineacutetica consumo de Proteiacutena

La cineacutetica de consumo de proteiacutena se realizoacute por el meacutetodo LOWRY Los rangos

de concentracioacuten y absorbancia para cada caso se citan a continuacioacuten

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00094 a 05382

Ecuacioacuten Y = 07427x ndash 00021 R2 = 09955

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron sacarosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00374 a 06178

Ecuacioacuten Y = 06567x ndash 00166 R2 = 09968

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa 50 gL como sustrato y FA

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00708 a 04647

Ecuacioacuten Y = 09814x ndash 00581 R2 = 09992

107

Anexo 17 Prueba de reactivo de Dragendorff

Preparacioacuten de reactivo de Dragendorff para alcaloides

Reactivo de Dragendorff se prepara mezclando 8 gr de nitrato de bismuto

pentahidratado en 20 ml de aacutecido niacutetrico al 30 con una solucioacuten de 272 g de

yoduro de potasio en 50 ml de agua Se deja en reposo por 24 horas se decanta y

se afora a 100 ml La presencia de alcaloides se detecta por la formacioacuten de un

precipitado naranja rojizo cuando se le adiciona esta reactivo a una solucioacuten aacutecida

de alcaloides De los precipitados lavados se puede recuperar los alcaloides con

una solucioacuten saturada de carbonato de sodio (Mercano y Hasegawa 1991)

La figura mostrada a continuacioacuten refleja la presencia del alcaloide debido a la

coloracioacuten amarillo-rojiza que eacutesta sufrioacute

Figura 8 Muestra de biomasa una vez analizada mediante el reactivo de Dragendorff

108

Anexo 18 Barrido Espectral para el Psilocybe cubensis

La metodologiacutea mencionada a continuacioacuten estaacute basada en artiacuteculo base

(Tsujikawa et al 2003)

El Sistema de HPLC consiste en un Shimadzu LC-10ordf Series Cromatografiacutea

Liacutequida equipada con un diodo SPD-M10A detector de red fija en 220nm La

separacioacuten cromatograacutefica ser realizoacute con una columna simeacutetrica C18 (21 mm a

150 mm 5mm Waters Assoc Milford EEUU

La fase moacutevil utilizada fue de 10 mm de formato de amonio-aacutecido foacutermico (955

VV) a un pH de 35 y bombeado a un caudal de 02 mlminuto

El perfil cromatograacutefico obtenido durante la investigacioacuten de Tsujikawa et al

(2003) se muestra en le figura 6 que aparece a continuacioacuten

Figura 9 Perfil cromatograacutefico (Tsujikawa et al 2003)

109

Anexo 19 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 12 de fermentacioacuten

Tabla 31 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 30gL glucosa y

30gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 2957 3837

Glucosa 30 6838 474753

Glucosa 30 9144 47256

Glucosa 30 9489 16822

Glucosa 30 10124 224349

Sacarosa 30 6538 143772

Sacarosa 30 7234 269458

Sacarosa 30 9721 33646

Sacarosa 30 11845 24384

(a) (b)

Graacutefico 25 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

110

Tabla 32 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 0524 319

Glucosa 50 6298 5991

Glucosa 50 7172 237042

Glucosa 50 9144 16387

Glucosa 50 10009 6077

Sacarosa 50 169 24011

Sacarosa 50 3105 28573

Sacarosa 50 6916 112166

Sacarosa 50 9136 4057

Sacarosa 50 9933 8821

Sacarosa 50 10398 13872

(a) (b)

Graacutefico 26 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

111

Tabla 33 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 7217 168598

Glucosa 70 9145 9977

Glucosa 70 997 80558

Sacarosa 70 6803 287387

Sacarosa 70 7517 131049

Sacarosa 70 7775 4434

Sacarosa 70 7871 77109

Sacarosa 70 823 96239

Sacarosa 70 9039 5114

Sacarosa 70 9778 25394

(a) (b)

Graacutefico 27 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

112

Tabla 34 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL y glucosa

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 0818 4722

Glucosa 50 05 2423 52579

Glucosa 50 05 3502 88765

Glucosa 50 05 6137 16009

Glucosa 50 05 6722 275258

Glucosa 50 05 733 226399

Glucosa 50 05 8339 65139

Glucosa 50 05 9101 36797

Glucosa 50 05 9815 130883

Glucosa 50 1 1105 743

Glucosa 50 1 2746 2701

Glucosa 50 1 4304 80304

Glucosa 50 1 6167 19649

Glucosa 50 1 6794 51753

Glucosa 50 1 8282 82997

Glucosa 50 1 9116 38659

Glucosa 50 1 9899 136953

Glucosa 50 15 1198 3313

Glucosa 50 15 2937 37875

Glucosa 50 15 4332 51079

Glucosa 50 15 614 25602

Glucosa 50 15 6737 668905

Glucosa 50 15 8209 107332

Glucosa 50 15 9602 38902

Glucosa 50 15 9752 139613

Diacutea 12

(a) (b)

(c)

Graacutefico 28 Cromatograma del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL

FA

113

Anexo 20 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 13 de fermentacioacuten

Tabla 35 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 30gL glucosa y

30gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 0225 1155

Glucosa 30 2847 699

Glucosa 30 4043 1038

Glucosa 30 6231 4994

Glucosa 30 6787 295182

Glucosa 30 7462 241146

Glucosa 30 9066 51836

Glucosa 30 10004 158746

Sacarosa 30 1734 135

Sacarosa 30 5838 1857

Sacarosa 30 6803 147867

Sacarosa 30 7305 30464

Sacarosa 30 7599 174643

Sacarosa 30 9107 8564

Sacarosa 30 9897 104278

(a) (b)

Graacutefico 29 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

114

Tabla 36 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 1408 13982

Glucosa 50 6949 331449

Glucosa 50 9012 25201

Glucosa 50 9936 27216

Sacarosa 50 1543 7293

Sacarosa 50 6813 437765

Sacarosa 50 9085 35897

Sacarosa 50 10049 184461

(a) (b)

Graacutefico 30 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

115

Tabla 37 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 70gL glucosa y

70gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 1456 3223

Glucosa 70 2985 2423

Glucosa 70 54 7586

Glucosa 70 6262 5149

Glucosa 70 7151 248331

Glucosa 70 9039 19346

Glucosa 70 9929 4906

Glucosa 70 11051 33698

Sacarosa 70 0437 342

Sacarosa 70 1428 812

Sacarosa 70 2948 2191

Sacarosa 70 5473 4854

Sacarosa 70 6286 5336

Sacarosa 70 6848 3649

Sacarosa 70 733 11383

Sacarosa 70 9073 1018

Sacarosa 70 9878 11072

Sacarosa 70 10267 18797

(a) (b)

Graacutefico 31 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 70 gL

glucosa (b) 70 gL sacarosa

116

Tabla 38 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL y glucosa

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 4067 22222

Glucosa 50 05 7379 55573

Glucosa 50 05 902 19513

Glucosa 50 05 9716 119261

Glucosa 50 05 1173 19427

Glucosa 50 1 0793 14776

Glucosa 50 1 2868 28537

Glucosa 50 1 6224 1206

Glucosa 50 1 6782 571299

Glucosa 50 1 8303 92665

Glucosa 50 1 9081 30371

Glucosa 50 1 9738 168959

Glucosa 50 1 11813 27921

Glucosa 50 15 0412 269

Glucosa 50 15 2482 14692

Glucosa 50 15 3486 91059

Glucosa 50 15 6039 6892

Glucosa 50 15 6627 216986

Glucosa 50 15 7216 260795

Glucosa 50 15 8112 65776

Glucosa 50 15 8888 19083

Glucosa 50 15 9497 37812

Glucosa 50 15 9839 65922

Glucosa 50 15 11655 7331

(a) (b)

(c)

Graacutefico 32 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL

FA

117

Anexo 21 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 14 de fermentacioacuten

Tabla 39 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 30gL glucosa y 30

gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 1054 181

Glucosa 30 2553 8939

Glucosa 30 6219 7557

Glucosa 30 6585 77083

Glucosa 30 7158 285069

Glucosa 30 8987 33875

Glucosa 30 9848 87461

Glucosa 30 10694 52151

Glucosa 30 12482 7992

Glucosa 30 12943 23064

Glucosa 30 1493 5948

Sacarosa 30 7309 7075

Sacarosa 30 9984 1680

Sacarosa 30 10442 15395

Sacarosa 30 11211 8511

Sacarosa 30 13405 3398

(a) (b)

Graacutefico 33 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

118

Tabla 40 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 2029 8318

Glucosa 50 6257 5782

Glucosa 50 6875 306684

Glucosa 50 9068 22819

Glucosa 50 9808 92492

Glucosa 50 12113 8823

Glucosa 50 12752 23988

Sacarosa 50 1036 3783

Sacarosa 50 2356 7005

Sacarosa 50 653 44831

Sacarosa 50 6657 127617

Sacarosa 50 7264 66908

Sacarosa 50 7464 255141

Sacarosa 50 9035 26172

Sacarosa 50 9458 28427

Sacarosa 50 9889 37574

Sacarosa 50 10312 140881

Sacarosa 50 12335 13391

Sacarosa 50 1292 17066

(a) (b)

Graacutefico 34 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

119

Tabla 41 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 70gL glucosa y

70gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 6257 5879

Glucosa 70 6373 145551

Glucosa 70 7015 68223

Glucosa 70 7199 9085

Glucosa 70 735 265755

Glucosa 70 9014 4642

Glucosa 70 9877 97804

Glucosa 70 107 67421

Glucosa 70 12625 26231

Glucosa 70 1305 65607

Sacarosa 70 2283 4683

Sacarosa 70 5191 93

Sacarosa 70 6304 3719

Sacarosa 70 6795 136542

Sacarosa 70 726 29869

Sacarosa 70 7515 75545

Sacarosa 70 7872 119563

Sacarosa 70 9166 1244

Sacarosa 70 9658 23096

Sacarosa 70 9871 25866

Sacarosa 70 10421 105108

Sacarosa 70 12347 11115

Sacarosa 70 12861 35503

Sacarosa 70 14272 3676

(a) (b)

Graacutefico 35 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 70 gL

glucosa (b) 70 gL sacarosa

120

Tabla 42 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 0123 173

Glucosa 50 05 0699 7584

Glucosa 50 05 2594 2742

Glucosa 50 05 6104 11663

Glucosa 50 05 6616 487848

Glucosa 50 05 7235 287918

Glucosa 50 05 8183 135793

Glucosa 50 05 8903 5143

Glucosa 50 05 9484 66817

Glucosa 50 05 9679 168855

Glucosa 50 05 11671 4216

Glucosa 50 1 0345 295

Glucosa 50 1 2654 11981

Glucosa 50 1 412 45301

Glucosa 50 1 6111 12626

Glucosa 50 1 6757 526655

Glucosa 50 1 8093 104277

Glucosa 50 1 894 25251

Glucosa 50 1 9643 158685

Glucosa 50 1 11666 22779

Glucosa 50 15 0353 283

Glucosa 50 15 2522 15272

Glucosa 50 15 3577 83963

Glucosa 50 15 6668 47137

Glucosa 50 15 7304 371442

Glucosa 50 15 8226 117611

Glucosa 50 15 8923 61949

Glucosa 50 15 9657 19618

Glucosa 50 15 11668 35606

(a) (b)

(c)

Graacutefico 36 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL FA (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL FA

121

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Page 12: Establecimiento de un medio de cultivo sumergido para ...

xii

LISTA DE GRAacuteFICOS

GRAacuteFICO 1 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO TRES DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO (PESO

SECO) 46

GRAacuteFICO 2 CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN CULTIVO SUMERGIDO BAJO TRES

CONCENTRACIONES DE GLUCOSA 47

GRAacuteFICO 3 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

GLUCOSA 49

GRAacuteFICO 4 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO (PESO

SECO) 50

GRAacuteFICO 5 CRECIMIENTO MICELIAL PARA TRES DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA 52

GRAacuteFICO 6 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

SACAROSA 54

GRAacuteFICO 7 CRECIMIENTO MICELIAL PARA DOS DIFERENTES FUENTES DE CARBONO (GLUCOSA Y

SACAROSA) 56

GRAacuteFICO 8 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA Y 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE

CARBONO (PESO SECO) 57

GRAacuteFICO 9 CRECIMIENTO MICELIAL PARA GLUCOSA A UNA CONCENTRACIOacuteN DE 50 GL Y TRES

DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA 59

GRAacuteFICO 10 VALORES DE CONCENTRACIOacuteN DE BIOMASA EXPERIMENTAL Y TEOacuteRICO GRAFICADOS CON

RESPECTO AL TIEMPO PARA LAS FERMENTACIONES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE FA Y

50 GL DE GLUCOSA 61

GRAacuteFICO 11 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO 62

GRAacuteFICO 12 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO 64

GRAacuteFICO 13 CONSUMO DE SUSTRATO PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 66

GRAacuteFICO 14 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO Y DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

FA 67

GRAacuteFICO 15 CONSUMO DE SUSTRATO PARA CADA UNA DE LAS CONCENTRACIONES DE FA UTILIZADAS 68

GRAacuteFICO 16 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO 70

GRAacuteFICO 17 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO 71

GRAacuteFICO 18 CONSUMO DE PROTEIacuteNA PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 73

xiii

GRAacuteFICO 19 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P CUBENSIS EN MEDIO SUMERGIDO

UTILIZANDO 50 GL DE GLUCOSA COMO FUENTE DE CARBONO Y DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

FA 74

GRAacuteFICO 20 CONSUMO DE PROTEIacuteNA PARA LOS ENSAYOS CON Y SIN FA 75

GRAacuteFICO 21 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA LAS DOS FUENTES DE CARBONO 77

GRAacuteFICO 22 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS EN LOS UacuteLTIMOS TRES DIacuteAS DE LA FERMENTACIOacuteN CON FA Y GLUCOSA 79

GRAacuteFICO 23 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA CADA UNA DE LAS FUENTES DE CARBONO UTILIZADAS 82

GRAacuteFICO 24 AacuteREA DEL COMPUESTO OBTENIDO DE P CUBENSIS EN TIEMPO DE RETENCIOacuteN ENTRE 62 Y

72 MINUTOS PARA CADA UNA DE LAS CONCENTRACIONES DE FA UTILIZADAS 85

GRAacuteFICO 25 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

109

GRAacuteFICO 26 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

110

GRAacuteFICO 27 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

111

GRAacuteFICO 28 CROMATOGRAMA DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA 112

GRAacuteFICO 29 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

113

GRAacuteFICO 30 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

114

GRAacuteFICO 31 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 13 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 70 GL GLUCOSA (B) 70 GL SACAROSA

115

GRAacuteFICO 32 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA 116

GRAacuteFICO 33 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 30 GL GLUCOSA (B) 30 GL SACAROSA

117

GRAacuteFICO 34 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 50 GL GLUCOSA (B) 50 GL SACAROSA

118

xiv

GRAacuteFICO 35 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 14 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON DOS DIFERENTES TIPOS DE SUSTRATOS (A) 70 GL GLUCOSA (B) 70 GL SACAROSA

119

GRAacuteFICO 36 CROMATOGRAMAS DEL DIacuteA 12 PARA EL P CUBENSIS CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO

FANG-ZHONG CON FUENTE DE CARBONO GLUCOSA Y ADICIOacuteN DE FENILALANINA EN TRES

CONCENTRACIONES (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C) 15GL FA (A) 05 GL FA (B) 1 GL FA (C)

15GL FA 120

xv

LISTA DE ECUACIONES

ECUACIOacuteN 1 ECUACIOacuteN LINEALIZADA DEL MODELO LOGIacuteSTICO 38

ECUACIOacuteN 2 VALORES TEOacuteRICOS DE BIOMASA EN EL TIEMPO 39

xvi

LISTAS DE ANEXOS

ANEXO 1 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA _____________________________________________________ 90

ANEXO 2 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON SACAROSA ____________________________________________________ 91

ANEXO 3 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA Y SACAROSA __________________________________________ 92

ANEXO 4 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CRECIMIENTO DE BIOMASA DE LAS

FERMENTACIONES CON GLUCOSA 50 GL Y FA ___________________________________________ 93

ANEXO 5 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO EN LAS FERMENTACIONES

SIN FA ____________________________________________________________________________ 94

ANEXO 6 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE SUSTRATO EN LAS FERMENTACIONES

CON FA ___________________________________________________________________________ 95

ANEXO 7 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA EN LAS FERMENTACIONES

SIN FA ____________________________________________________________________________ 96

ANEXO 8 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA EL CONSUMO DE PROTEIacuteNA EN LAS FERMENTACIONES

CON FA ___________________________________________________________________________ 97

ANEXO 9 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA EN LAS

FERMENTACIONES SIN FA ____________________________________________________________ 98

ANEXO 10 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA PRODUCCIOacuteN DE PSILOCIBINA EN LAS

FERMENTACIONES CON FA ___________________________________________________________ 99

ANEXO 11 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA CUANTIFICACIOacuteN PORCENTUAL DE PSILOCIBINA EN

LAS FERMENTACIONES SIN FA _______________________________________________________ 100

ANEXO 12 ANAacuteLISIS DE VARIANZA (ANOVA) PARA LA CUANTIFICACIOacuteN PORCENTUAL DE PSILOCIBINA EN

LAS FERMENTACIONES CON FA ______________________________________________________ 101

ANEXO 13 DETERMINACIOacuteN DE CONSUMO DE AZUacuteCARES POR EL MEacuteTODO DE DNS (AacuteCIDO

DINITROSALICIacuteLICO) ________________________________________________________________ 102

ANEXO 14 CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO ___________________________________________ 104

ANEXO 15 DETERMINACIOacuteN DE CONSUMO DE PROTEIacuteNAS POR EL MEacuteTODO DE LOWRY ____________ 105

ANEXO 16 CINEacuteTICA CONSUMO DE PROTEIacuteNA ______________________________________________ 106

ANEXO 17 PRUEBA DE REACTIVO DE DRAGENDORFF _________________________________________ 107

ANEXO 18 BARRIDO ESPECTRAL PARA EL PSILOCYBE CUBENSIS _________________________________ 108

ANEXO 19 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 12 DE FERMENTACIOacuteN ___________________________ 109

ANEXO 20 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 13 DE FERMENTACIOacuteN __________________________ 113

ANEXO 21 CROMATOGRAMAS (HPLC) DEL DIacuteA 14 DE FERMENTACIOacuteN __________________________ 117

xvii

RESUMEN

El Psilocybe cubensis es un hongo de gran importancia a nivel industrial gracias a

la presencia de una sustancia llamada Psilocibina en su cuerpo fructiacutefero

Dicho alcaloide derivado de la triptamina es muy similar al neurotransmisor

serotonina el cual es responsable de la percepcioacuten sensorial la regulacioacuten de la

temperatura el inicio del reposo nocturno del hiacutegado y los rintildeones Por tal motivo

este estudio se enfocoacute en la produccioacuten de la Psilocibina mediante el cultivo del P

cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong)

Se evaluaron los efectos de dos fuentes de carbono (glucosa y sacarosa) a tres

concentraciones diferentes en cultivo sumergido para Psilocybe cubensis con el

fin de determinar la incidencia de eacutestas en la produccioacuten de biomasa y en la

produccioacuten y presencia de Psilocibina alcaloide de intereacutes Para las

concentraciones de glucosa de 30 gL 50 gL y 70 gL se presentoacute un crecimiento

maacuteximo de biomasa de 048 gL 055 gL y 062 gL y un porcentaje de alcaloide

de 6065 wv 7396 wv y 6733 wv respectivamente Esto uacuteltimo si se

asume que el tiempo de retencioacuten oscila entre 62 y 72 minutos contaacutendose con

una fase moacutevil de HCOONH4 en una columna C18 Mientras que para las mismas

concentraciones de sacarosa se presentoacute un crecimiento maacuteximo de biomasa de

026 gL 045 gL y 057 gL con porcentajes del compuesto presente entre el

rango de 62 y 72 minutos de 3664 wv 5857 wv y 5583 wv

respectivamente

Una vez realizada la investigacioacuten se encontroacute que las diferencias existentes en

cuanto a la cantidad de biomasa generada con respecto al tipo de sustrato

utilizado no fueron significativas es decir era irrelevante si se utilizaba glucosa o

sacarosa como principal fuente de carbono para la fermentacioacuten del P cubensis

xviii

en medio sumergido con el fin de obtener biomasa sin embargo se hallaron

diferencias significativas con respecto a las diferentes concentraciones empleadas

de dichas fuentes de carbono

Al analizar las muestras mediante cromatografiacutea liacutequida de alta eficiencia (HPLC)

se determinoacute que el medio que conteniacutea 50 gL de glucosa era el deseado debido

a que fue en eacuteste donde se presentaron picos maacutes definidos mostrando una mejor

resolucioacuten del compuesto Adicionalmente presentoacute un buen crecimiento micelial

Una vez elegido dicho criterio se evaluoacute el efecto que teniacutea la adicioacuten de un

aminoaacutecido llamado Fenilalanina (FA) al medio que conteniacutea 50 gL de glucosa

con el fin de determinar si eacuteste teniacutea alguna incidencia positiva en la produccioacuten de

biomasa y en la generacioacuten del alcaloide de intereacutes cabe resaltar que se utilizaron

diferentes concentraciones de FA correspondientes a 05 gL 10 gL y 15 gL

Finalizados dichos ensayos se obtuvieron valores de crecimiento de biomasa

maacutexima de 106 gL 108 gL y 101 gL y un porcentaje de aacuterea de 7549 wv

6236 wv y 2721 wv respectivamente

Es necesario hacer hincapieacute en que las diferencias obtenidas mediante el anaacutelisis

estadiacutestico entre cada una de las concentraciones de FA con respecto a la

generacioacuten de biomasa y la produccioacuten del compuesto no fueron significativas lo

que llevoacute a elegir una concentracioacuten de 05 gL de FA debido a que fue la menor

cantidad utilizada de este compuesto durante la investigacioacuten suponieacutendose asiacute

una disminucioacuten en los costos de materia prima

Palabras claves

Psilocybe cubensis Psilocibina Alcaloide HPLC Cultivo Sumergido Fuentes de

Carbono Fenilalanina

19

INTRODUCCIOacuteN

Los hongos son una rica fuente de productos naturales con una alta actividad

bioloacutegica Desafortunadamente el cultivo de eacutestos en cuerpo fructiacutefero toma

varios meses disminuyendo su calidad debido a los cambios climaacuteticos y plagas

por tal razoacuten se implementoacute la metodologiacutea de medio sumergido la cual es

prometedora gracias a una alta productividad de compuestos bioactivos (Arora

1986)

El Geacutenero Psilocybe pertenece al Reino Fungiacute con un Phylum Basidiomicota

una Clase Homobasidiomicetes un Orden Agaricales una Familia Strofariaceae

(Paris y Hurabielle 1981)

Dicho geacutenero es considerado de gran importancia a nivel mundial debido a que su

cuerpo fructiacutefero y biomasa micelial contienen Psilocibina la cual posee un alto

valor para la industria farmaceacuteutica por su uso en la elaboracioacuten de productos

antidepresivos Este alcaloide derivado de FA cuenta con una estructura muy

similar al neurotransmisor segregado por el cerebro llamado serotonina que

controla el estado de aacutenimo el suentildeo el hiacutegado y los rintildeones (Mandrile et al

1984) esta caracteriacutestica le otorga la gran importancia a la Psilocibina en el

mercado puesto que tiene un alto impacto en la sociedad como ayudante

antidepresivo debido a que no todas las personas segregan la cantidad necesaria

(10 mg con liacutemites que variacutean desde 5 a 20 mg) de serotonina (Mandrile et al

1984) Adicionalmente se estaacute empleando como una gran ayuda para la

disminucioacuten de la adiccioacuten a sustancias como heroiacutena y cocaiacutena gracias a que

este alcaloide no genera dependencia (Lee et al 2004)

Debido a que su consumo puede generar alucinaciones era consumido por las

culturas aboriacutegenes centroamericanas con el fin de realizar manifestaciones

20

religiosas Su uso se remonta a maacutes de 3500 antildeos y era nombrado por los

aztecas como ―Teonunaltl que significa ―carne de dioses (Mandrile et al 1984)

La alternativa que se utilizoacute durante esta investigacioacuten fue el cultivo del P

cubensis mediante medio sumergido debido principalmente a las notables

ventajas frente a los sistemas convencionales que eacuteste posee entre las cuales se

destacan la disminucioacuten del tiempo para la obtencioacuten de la biomasa (14 diacuteas) y la

reduccioacuten de los costos de obtencioacuten (Lee et al 2004) De acuerdo a lo

dimensionado anteriormente este estudio estaba orientado primordialmente a la

buacutesqueda de alternativas que permitieran la produccioacuten de biomasa de forma

raacutepida y confiable

Con el fin de llevar a cabo lo dicho anteriormente se pretendioacute evaluar el efecto

del uso de dos diferentes fuentes de carbono en este caso glucosa y sacarosa en

el crecimiento micelial de la cepa P cubensis

21

OBJETIVOS

GENERAL

Evaluar el efecto de la fuente de carbono en el crecimiento micelial de una

cepa Psilocybe sp

ESPECIacuteFICOS

Evaluar la cineacutetica de crecimiento de la cepa Psilocybe cubensis en los

diferentes medios de cultivo sumergido mediante la cuantificacioacuten de

biomasa por medio de la metodologiacutea de peso seco

Evaluar el consumo de sustrato para los diferentes ensayos por medio de

teacutecnicas espectrofotomeacutetricas

Determinar la presencia de Psilocibina mediante el uso del reactivo de

Dragendorff

22

1 MARCO TEOacuteRICO

11 CONCEPTOS GENERALES DE HONGOS

Los hongos son organismos eucariotas que no contienen clorofila con nutricioacuten

por absorcioacuten generalmente con reproduccioacuten sexual y asexual el cuerpo

consiste generalmente de filamentos ramificados con pared celular quitinosa

(Miles y Chang 1999)

Constituyen uno de los grupos de organismos maacutes importantes para la vida del

hombre ya que son los responsables de gran parte de la descomposicioacuten de la

materia orgaacutenica aumentando su disponibilidad en el suelo pueden ser

comestibles venenosos o psicotroacutepicos muchos son patoacutegenos otros producen

ciertas sustancias beneficiosas o intervienen en procesos de elaboracioacuten de

algunos comestibles (Miles y Chang 1999)

111 Hongos laminares (Agaricales)

El orden Agaricales tambieacuten conocido como Euagaricales es el mayor orden de

setas y hongos que incluye maacutes de la mitad de todas las especies conocidas de la

clase Homobasidiomycetes (Hibbett et al 1997 Hibbett y Thorn 2001) Maacutes de

9000 especies y alrededor de 350 geacuteneros se han atribuido a este orden que

contiene 26 familias (Kirk et al 2001) Un consenso de mayor nivel de

clasificacioacuten de los Agaricales ha sido difiacutecil de lograr debido a la competencia de

sistemas que restringen geacuteneros y familias (o incluso orden) de diferentes

maneras (Bas 1998 Juumllich 1981 Kirk et al 2001 Kuumlhner 1980 Singer 1986)

23

La base para la clasificacioacuten de los hongos fue construida por Fries (1874) quien

hizo hincapieacute en las caracteriacutesticas macroscoacutepicas como la textura del tallo la

separacioacuten de los filamentos (laminas) presencia o ausencia de velo y color de las

esporas

Posteriormente dividioacute los hongos Agaricales en varias especies de acuerdo al

color de las esporas depositadas las cuales pueden ser de color blanco rosado

marroacuten puacuterpura ndash marroacuten y negro El sistema macroscoacutepico de Fries que

reconocioacute inicialmente 12 geacuteneros de hongos carnosos que forman los hongos es

taxonoacutemicamente praacutectico Eacuteste fue relativamente invariable hasta que Fayod

(1989) estudioacute la anatomiacutea y las caracteriacutesticas microscoacutepicas de muchos

Agaricales reconociendo 108 geacuteneros (Arora 1986)

Al igual que todas las setas los hongos laminares son faacutebricas de esporas

creados con el uacutenico propoacutesito de fabricar esporas microscoacutepicas para dejarse

llevar por las corrientes de aire y con suerte caer en un lugar adecuado en la

tierra para germinar y comenzar un nuevo organismo Las probabilidades de que

cualquier individuo que tiene esporas de este tipo tenga suerte son tan bajas que

el hongo produce millones de esporas para compensar esto En las laacuteminas se

encuentran numerosas esporas las cuales aumentan considerablemente el

nuacutemero de esporas que el hongo puede producir Ambos lados de cada laacutemina

estaacute cubierta con esporas microscoacutepicas (Kuo 2007) A continuacioacuten se muestra

de manera ilustrativa en la figura 1 las laacuteminas que poseen los hongos Agaricales

en las cuales se da la formacioacuten de las esporas

Figura 1 Hongo Agaricales (Laminar) (Kuo 2007)

24

12 MEDIOS DE CULTIVO

Uno de los sistemas maacutes importantes para la identificacioacuten de microorganismos es

observar su crecimiento en sustancias alimenticias artificiales preparadas en el

laboratorio El material alimenticio en el que crecen los microorganismos es el

medio de cultivo (Garciacutea 1995)

Para que los microorganismos crezcan adecuadamente en un medio de cultivo

artificial eacuteste debe reunir una serie de condiciones como lo son temperatura

grado de humedad y presioacuten asiacute como un grado correcto de acidez o alcalinidad

Un medio de cultivo contiene los nutrientes y factores de crecimiento necesarios

para que el microorganismo se desarrolle correctamente y debe estar exento de

cualquier tipo de microorganismo que pueda generar contaminacioacuten (Garciacutea

1995)

121 Tipos de medios de cultivo

En la actualidad existen diversos tipos de medio de cultivo si se centra en la

composicioacuten eacutestos pueden ser medios sinteacuteticos que contienen fuente de

carbono fuente de nitroacutegeno sales que suplan los iones y demaacutes elementos tales

como estimuladores del crecimiento medios complejos que contienen ingredientes

tales como extracto de levadura peptona infusioacuten de cerebro etc ricos en

nutrientes medios de enriquecimiento siendo estos complejos con aditivos

adicionales para favorecer asiacute al crecimiento y desarrollo de determinados

microorganismos medios selectivos los cuales son disentildeados para favorecer el

crecimiento especiacutefico de un microorganismo determinado o un grupo

microbiano medios diferenciales que proporcionan la distincioacuten microbiana de una

mezcla por sus propiedades diferenciales de crecimiento en dichos medios

medios de mantenimiento siendo disiacutemiles de los de crecimiento oacuteptimo por el

25

crecimiento raacutepido y proliacutefico que deriva en la muerte raacutepida de las ceacutelulas (Garciacutea

1995)

Atendiendo a su estado los medios de cultivo pueden presentarse como medios

sumergidos y medios soacutelidos que contienen agar que gelifica por debajo de 45

degC y cuya concentracioacuten en su uso es de 15 y medios semisoacutelidos que contiene

un agar a una concentracioacuten de 07 (Garciacutea 1995)

121 Medio sumergido

Debido a que cultivar el cuerpo fructiacutefero toma varios meses y se dificulta el control

de calidad del producto final porque se estaacute sujeto a los cambios permanentes del

clima y las plagas se ha empleado la metodologiacutea de medio sumergido la cual es

una alternativa muy prometedora para la produccioacuten eficiente del micelio y de los

metabolitos (Lindequist y Niedermeyer 2005)

Dicha forma es la mejor para producir extraer y purificar metabolitos de un cultivo

de hongo ya que facilita una mayor produccioacuten de biomasa en menor tiempo y

de mayor calidad que el cultivo en medio soacutelido ademaacutes facilita la dispersioacuten y

adaptacioacuten del hongo y reduce los vectores de contaminacioacuten De igual forma un

cultivo de esta iacutendole es la opcioacuten maacutes viable si se quiere escalar procesos

fermentativos en aras de desarrollar mercados como en este caso el de

metabolitos medicinales (Navarro et al 1998)

A su vez el uso de cultivo sumergido puede beneficiar la produccioacuten de muchos

metabolitos secundarios y disminuir los costos de produccioacuten por reducir las

labores que involucran los meacutetodos de etapas soacutelidas (Domiacutenguez y Webb 2003)

Los metabolitos bioactivos de los hongos pueden ser potencialmente producidos a

nivel industrial mediante el uso de la metodologiacutea de cultivo sumergido pero el

26

eacutexito a escala comercial depende del costo comparado con la tecnologiacutea existente

y la ventaja econoacutemica que la industria puede ver usando este meacutetodo El uso de

la tecnologiacutea puede ser facilitada por el aumento en el rendimiento de la

produccioacuten y el desarrollo del sistema (Hwang et al 2004)

El cultivo de hongos sumergidos se caracteriza por un aumento en la viscosidad

del caldo con el tiempo debido a uno o maacutes factores tales como el aumento de la

concentracioacuten de ceacutelulas los cambios de la morfologiacutea del crecimiento o la

produccioacuten de productos extracelulares que alteran el caraacutecter reoloacutegico de la

cultura del liacutequido El aumento en la viscosidad puede ser visto como un fenoacutemeno

indeseable pero inevitable ya que causan dificultades en el suministro de oxiacutegeno

en la eliminacioacuten de dioacutexido de carbono y en posibles problemas de agitacioacuten

(Hwang et al 2004)

13 ALCALOIDES

131 Generalidades

La diversidad estructural y la variedad en la actividad bioloacutegica hacen de los

alcaloides como tambieacuten de los antibioacuteticos los grupos maacutes importantes entre las

sustancias naturales de intereacutes terapeacuteutico (Paris y Hurabielle 1981)

Se han aislado principalmente en plantas superiores y se han encontrado en maacutes

de 100 familias de Faneroacutegamas (aquellas plantas que se reproducen por semillas

producidas en sus inflorescencias) Su actividad bioloacutegica a nivel del sistema

nervioso dio pie a las primeras investigaciones siendo los alcaloides las primeras

sustancias naturales estudiadas (Paris y Hurabielle 1981)

El teacutermino alcaloide propuesto por el farmaceacuteutico W Meissner en 1819 se aplicoacute

a los compuestos de origen vegetal con propiedades alcalinas este caraacutecter

baacutesico es debido a la presencia de nitroacutegeno amiacutenico en su estructura Los

27

alcaloides se pueden considerar como ―Un compuesto orgaacutenico de origen natural

nitrogenado derivados generalmente de aminoaacutecidos maacutes o menos baacutesico de

distribucioacuten restringida con propiedades farmacoloacutegicas importantes a dosis bajas

y que responden a reacciones comunes de precipitacioacuten (Paris y Hurabielle

1981)

132 Propiedades fisicoquiacutemicas

Los alcaloides tienen masas moleculares que variacutean entre 100 y 9000 gmol son

casi siempre incoloros son normalmente soacutelidos a temperatura ambiente a

excepcioacuten de los alcaloides no oxigenados Los alcaloides son poco solubles en

agua gracias a su caraacutecter baacutesico dicho caraacutecter se debe al par de electrones

libres del nitroacutegeno (Paris y Hurabielle 1981)

En la naturaleza se encuentran en forma de sales generalmente En las plantas

se consideraba que eran productos obtenidos durante la extraccioacuten y poco

solubles en disolventes tiacutepicos de extraccioacuten por su polaridad Son solubles en

disolventes orgaacutenicos como cloroformo etanol metanol acetato de etilo eacuteter

benceno En forma de sales son solubles en agua excepto las sales de berberina

(Paris y Hurabielle 1981)

Todos los alcaloides son activos a la luz polarizada Presentan una fluorescencia

caracteriacutestica bajo la luz UV o IR dando lugar a espectros caracteriacutesticos (Paris y

Hurabielle 1981)

133 Reconocimiento de los alcaloides

Las teacutecnicas de reconocimiento son basadas en la capacidad que tienen los

alcaloides en estado de sal (extractos aacutecidos) de combinarse con el yodo y

metales pesados como bismuto mercurio tungsteno formando precipitados se

28

utilizan reactivos generales para detectar alcaloides como reactivo de Wagner

reactivo de Mayer reactivo de Dragendorff reactivo de Hager reactivo de

Bertrand reactivo de Ehrlich y reactivo de Vitali-Morin (Paris y Hurabielle 1981)

134 Clasificacioacuten de los alcaloides

Habitualmente los alcaloides se han clasificado en funcioacuten de su estructura

distinguieacutendose principalmente los compuestos heterociacuteclicos de los no

heterociacuteclicos Actualmente existen varias formas de clasificarlos (Bruneton

1987) entre ellas se pueden distinguir

1341 Alcaloides alifaacuteticos

a Derivados de la ornitina (pirrolidinas tropaacutenicos pirrolizidiacutenicos)

b Derivados de la lisina (piperidinas quinolizidiacutenicos)

1342 Alcaloides de origen diverso

a Alcaloides terpeacutenicos y esteroidales

b Alcaloides diversos (purinas macrociclos etc)

1343 Alcaloides aromaacuteticos

a Derivados del aacutecido nicotiacutenico (piridinas)

b Derivados de la fenilalanina y tirosina (isoquinoleinas)

c Derivados del triptofano (indoacutelicos quinoleinas)

d Derivados de la histidina (imidazoles)

29

Alcaloides derivados del triptofano (Alcaloides Indoacutelicos)

Desde el punto de vista farmacoloacutegico ha habido mucho intereacutes sobre las bases

que contienen el nuacutecleo indoacutelico a raiacutez del descubrimiento de la actividad

alucinoacutegena del LSD asiacute como la actividad sedante de la reserpina aislada del

geacutenero Rauwolfia El auge del estudio fitoquiacutemico ocurrioacute en la deacutecada de los 60 y

se dirigiacutea principalmente a la familia Apocynaceae (Mercano y Hasegawa 1991)

Existen unos 800 alcaloides de este tipo distribuidos principalmente en la familia

Apocynaceae (geacuteneros Rauwolfia Aspidos-perma Strychnos y Vinca) menos

frecuentes en hongos y familias como Leguminoseae Malphigiaceae Rubiaceae y

Rutaceae donde los alcaloides presentan el grupo indoacutelico sencillo (Mercano y

Hasegawa 1991)

El triptofano es el precursor de estos alcaloides los cuales se clasifican en

triptaminas y en no triptaminas las triptaminas a su vez se subdividen en b-

carbolinas y en indoleninas y pueden ser triptaminas simples o triptaminas

complejas y estas pueden ser isopreacutenicas o no isopreacutenicas (Mercano y Hasegawa

1991) La figura 2 muestra la estructura quiacutemica del triptofano triptamina y sus

divisiones

Figura 2 Alcaloides derivados del Triptofano (Mercano y Hasegawa 1991)

30

Triptaminas simples

Las triptaminas simples juegan un importante papel en la cultura indiacutegena de

Ameacuterica por sus efectos alucinoacutegenos y extaacuteticos en sus ceremonias maacutegico

religiosas (Furst 1994) Se han encontrado en hongos alucinoacutegenos de

Mesoameacuterica del geacutenero Psilocybe Stropharia y Conocybe (―teonacatl o ―carne

de los dioses) usados por los indios Aztecas en sus ceremonias religiosas desde

hace maacutes de 1700 antildeos Se han encontrado en estos hongos los alcaloides

alucinoacutegenos la Psilocina y la Psilocibina que al ingerirlos produce diferentes

sensaciones auditivas y visuales relajacioacuten muscular depresiones y euforias

alternadas (Mercano y Hasegawa 1991)

La serotonina que juega un importante papel en la actividad neuronal se

encuentra tambieacuten en vegetales Se ha aislado en el pericarpio del banano el cual

seco cuando es fumado actuacutea como un alucinoacutegeno ligero (Seigler 1981)

De las glaacutendulas paroacutetidas del sapo comuacuten Bufo vulgaris se aiacutesla la bufotenina

derivado N-dimetilado de la serotonina que tambieacuten es el principio activo del Yopoacute

polvo de las semillas de Anadenanthera peregrina (Piptadenia peregrina)

Leguminoseae y especies del geacutenero Virola (Myristicaceae) que contiene tambieacuten

triptaminas son mezclados con cenizas e inhalados por medio de tubos de bambuacute

por los indiacutegenas del Orinoco en ceremonias maacutegico religiosas produciendo

alucinacioacuten e incoordinacioacuten motriz (Seigler 1981)

En la figura 3 se observan las estructuras de aquellos compuestos que estaacuten

clasificados como triptaminas simples

31

Figura 3 Triptaminas simples (Seigler 1981)

13 PSILOCIBINA Y PSILOCINA

La Psilocibina y la Psilocina son bioloacutegicamente sintetizadas en los hongos

pertenecientes a los geacuteneros de Psilocybe (Bigwood y Beug 1982 Wurst et al

1984)

La Psilocibina y la Psilocina se han identificado en todo el mundo en una variedad

de setas que son llamados hongos maacutegicos La ingestioacuten de pequentildeas

cantidades de alucinoacutegenos provoca el eacutextasis La actividad alucinoacutegena de la

Psilocibina es relativamente maacutes baja que la de la Psilocina Sin embargo la

Psilocibina se convierte faacutecilmente en Psilocina (componente activo principal) en

los sistemas bioloacutegicos Asiacute el desarrollo de un meacutetodo de determinacioacuten de la

Psilocibina es importante lo misma que la de la Psilocina (Kimie et al 2005)

La hidroacutelisis de la Psilocibina se consigue saturando con anhiacutedido carboacutenico una

solucioacuten acuosa de Psilocibina (para eliminar el oxiacutegeno del aire y calentaacutendola)

obteniendo asiacute una moleacutecula de 4hidroxi-dimetiltriptamina y una moleacutecula de aacutecido

fosfoacuterico (Mandrile et al 1984)

Como todos los faacutermacos derivados del indol estas sustancias han despertado

intereacutes porque se sospechoacute la posibilidad de que algunas de ellas se formen en el

32

organismo y que en ciertas psicosis especialmente en la esquizofrenia se

produzcan elevados niveles sanguiacuteneos que ocasionan algunos de los siacutentomas

(Mandrile et al 1984)

La figura 4 muestra la estructura quiacutemica de alcaloides como la Psilocibina y

Psilocina

Figura 4 Psilocibina y Psilocina (Mandrile et al 1984)

131 Antecedentes acerca de la obtencioacuten de Psilocibina y Psilocina

Una gran variedad de meacutetodos cromatograacuteficos para la determinacioacuten de

Psilocibina y Psilocina presentes en las incautaciones de hongos se han

publicado La cromatografiacutea de capa fina es utilizada debido a que eacutesta es muy

apropiada para la deteccioacuten de sustancias derivadas del triptofano (Brown et al

1972 Tanimukai 1967 Beug y Bigwood 1981) Aun asiacute meacutetodos que involucran

tanto la cromatografiacutea de alta eficiencia (HPLC) como la deteccioacuten fotomeacutetrica de

UV (Beug y Bigwood 1981 Wurst et al 1984 Borner y Brenneisen 1987 Perkal

et al 1980 Vanhaelen-Faestreacute y Vanhaelen 1984 Thomson 1980 White 1979

Sottolano y Lurie 1983) fueron establecidas y optimizadas para la cuantificacioacuten

de Psilocibina

Durante los uacuteltimos antildeos se han venido utilizando diferentes tipos de columna y

fase moacutevil con el fin de obtener la mayor cantidad posible de la sustancia de

intereacutes (Psilocibina)

33

En el antildeo 1981 en el instituto farmaceacuteutico de la Universidad de Oslo realizaron

una investigacioacuten con una columna de siacutelice con una fase moacutevil de metanol-nitrato

de amonio en donde no soacutelo se logroacute obtener Psilocibina y Psilocina sino tambieacuten

un nuevo producto conocido como beocistiacuten Se logroacute un porcentaje de separacioacuten

maacutexima de 75 ww (Christiansen et al 1981)

Asimismo en el antildeo 1984 en el instituto de microbiologiacutea de Amsterdam se

realizoacute un estudio con una columna C18 de siacutelice y una fase moacutevil de agua-etanol-

aacutecido aceacutetico de forma isocraacutetica en donde se obtuvo un porcentaje 025-115

y 002-016 de Psilocibina y Psilocina respectivamente en el hongo (Wurst

1984)

De igual manera en el antildeo 2003 en el instituto de ciencia policiaca en Japoacuten se

ejecutoacute la cromatografiacutea de alta eficiencia utilizando una columna C18 con una

fase moacutevil de aacutecido foacutermico de forma isocraacutetica y un detector de 220 nm un rango

de porcentaje de Psilocibina 014-042 wv en la capa mientras un 009-03

wv en el tallo (Tsujikawa et al 2003)

34

2 MATERIALES Y MEacuteTODOS

21 LOCALIZACIOacuteN

Las fermentaciones la medicioacuten del crecimiento micelial y la cuantificacioacuten del

consumo del sustrato y de proteiacutena se llevaron a cabo en el laboratorio de

Biotecnologiacutea de la Universidad EAFIT mientras que los anaacutelisis de cromatografiacutea

liacutequida de alta eficiencia (HPLC) se realizaron en el laboratorio de Quiacutemica

Instrumental de dicha Universidad

22 MICROORGANISMO DE ESTUDIO

La cepa del hongo Psilocybe cubensis (EAH01) con la cual se trabajoacute fue donada

por Joseacute Rodrigo Moreno Ingeniero del laboratorio de la Universidad Catoacutelica de

Oriente (UCO) La EAH01 permanece auacuten en el laboratorio de Biotecnologiacutea de la

Universidad EAFIT

Dicha cepa se cultivoacute en una caja Petri que conteniacutea Agar Extracto de Malta

(MEA) y se incuboacute a 30ordmC en una incubadora digital del laboratorio de

Biotecnologiacutea de la Universidad EAFIT La figura 5 representa una cepa de P

cubensis cultivada en medio soacutelido MEA

Figura 5 Psilocybe cubensis (EAH01) cultivada en medio soacutelido Agar Malta

35

23 COMPONENTES DEL MEDIO DE CULTIVO (FANG-ZHONG)

El medio sumergido utilizado para llevar a cabo las diferentes fermentaciones de

P cubensis fue el descrito por Fang-Zhong (2002) La tabla 1 muestra los

componentes de dicho medio y la concentracioacuten de cada uno de ellos Se destaca

que las fuentes de carbono utilizadas fueron glucosa y sacarosa usaacutendolas cada

una por separado para cada experimento y haciendo variaciones de

concentraciones de las mismas para los distintos ensayos

Tabla 1 Composicioacuten del medio de cultivo sumergido para evaluar el crecimiento micelial del P cubensis

Componentes Cantidad (gL)

Fuente de Carbono 30 ndash 50 - 70

Peptona 5

Extracto de levadura 5

KH2PO4 1

MgSO47H2O 05

Vitamina B1 005

24 PREPARACIOacuteN DE LOS DIFERENTES PREINOacuteCULOS DE P cubensis

EMPLEADOS PARA LAS FERMENTACIONES SUMERGIDAS

Con el propoacutesito de llevar a cabo cada uno de los ensayos fue necesario realizar

la preparacioacuten de un preinoacuteculo eacutesto con el fin de realizar un proceso de

adaptacioacuten del P cubensis al medio favoreciendo la disminucioacuten en cuanto a

tiempo (preferiblemente la eliminacioacuten de la aparicioacuten de un fase de latencia una

vez comenzada la fermentacioacuten)

La preparacioacuten de cada uno de los preinoacuteculos se realizoacute en 6 erlenmeyers de

1000 mL con 200 mL de medio cada uno los cuales fueron esterilizados a 120degC

por 15 minutos e inoculados con 4 discos de 5 mm aproximadamente de P

36

cubensis provenientes de la cepa previamente activada en Agar Malta durante 6

diacuteas Los erlenmeyers se llevaron a un agitador orbital por 6 diacuteas a 30ordmC y 100

rpm

25 PREPARACIOacuteN DE LOS MEDIOS DE CULTIVO Y LOS INOacuteCULOS DE P

cubensis UTILIZADOS PARA LAS FERMENTACIONES SUMERGIDAS

Una vez realizado el preinoacuteculo se procedioacute a preparar los medios de cultivo

utilizados para realizar los distintos experimentos de la siguiente manera se

prepararon medios que diferiacutean en la fuente de carbono (glucosa o sacarosa) y en

la concentracioacuten de la misma (30 gL 50 gL y 70 gL) teniendo asiacute un total de

seis fermentaciones Las demaacutes cantidades de los componentes del medio de

Fang-Zhong fueron las mismas que las usadas en el preinoacuteculo descritas en la

Tabla 1

En primer lugar se llevaron a cabo las tres fermentaciones de glucosa

preparando un total de 90 erlenmeyers (30 por cada concentracioacuten de azuacutecar por

duplicado) cada uno de los frascos conteniacutea 50 mL del medio en erlenmeyers de

250 mL e inoculados con 01 g de peso huacutemedo del preinoacuteculo aproximadamente

Los 90 frascos se llevaron durante 14 diacuteas a un agitador orbital a 100 rpm con una

temperatura de 30 degC

Posteriormente se llevaron a cabo las tres fermentaciones de sacarosa siguiendo

el mismo proceso descrito anteriormente para la glucosa

Una vez terminadas las fermentaciones de glucosa y sacarosa y realizados todos

los anaacutelisis correspondientes (generacioacuten de biomasa consumo de sustrato

consumo de proteiacutena y evaluacioacuten de la presencia de Psilocibina por medio de

cromatografiacutea liacutequida de alta eficiencia (HPLC)) se procedioacute a elegir la fuente de

carbono y concentracioacuten que mejores resultados arrojoacute tanto para la generacioacuten

37

de biomasa como para la produccioacuten del alcaloide con el fin de evaluarla

nuevamente adicionaacutendole un precursor (FA)

Para finalizar se procedioacute a preparar los medios con la fuente de carbono y la

concentracioacuten de la misma que arrojoacute mejores resultados es decir los ensayos

realizados con una concentracioacuten de 50 gL de glucosa adicionaacutendole al medio

FA a diferentes concentraciones correspondiente a valores de 05 gL 10 gL y

15 gL las demaacutes cantidades de los componentes remanentes del medio fueron

las mismas que las descritas anteriormente en la tabla 1

26 CUANTIFICACIOacuteN DEL CRECIMIENTO DE BIOMASA MEDIANTE LOS

MEacuteTODOS DE PESO HUacuteMEDO Y PESO SECO PARA CULTIVO

SUMERGIDO DE P cubensis

La cuantificacioacuten de biomasa para cada uno de los tratamientos se realizoacute usando

la metodologiacutea de peso huacutemedo y peso seco Para la cuantificacioacuten de biomasa

mediante el meacutetodo de peso huacutemedo se tomaron dos muestras provenientes de

cada erlenmeyer cada 24 horas las cuales fueron filtradas y pesadas con el fin de

obtener el valor de peso huacutemedo para cada tratamiento del P cubensis

Posteriormente la biomasa retenida en el papel filtro fue llevada a un secador que

se encontraba a una temperatura de 50ordmC durante 24 horas transcurrido el

tiempo la biomasa seca fue pesada con el fin de obtener datos de peso seco

Durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten se obtuvieron datos de peso huacutemedo y

peso seco por duplicado para cada una de las fermentaciones

27 AJUSTE DE LA CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO DE P cubensis AL

MODELO CINEacuteTICO LOGIacuteSTICO

Una vez realizada la recoleccioacuten de muestras para cada uno de los ensayos y su

posterior anaacutelisis se decidioacute modelar dichos datos mediante el modelo logiacutestico

38

(ecuacioacuten 1) el cual permite obtener variables cineacuteticas tales como la cantidad de

biomasa inicial (Xo) y la velocidad maacutexima de crecimiento (micromaacutex) para cada uno de

los tratamientos

Se decidioacute emplear el modelo logiacutestico ya que eacuteste muestra resultados maacutes reales

cuando se cultivan hongos debido a que su morfologiacutea es muy diferente a otros

microorganismos (pellets) dificultando la transferencia de masa (Bailey et al

1986)

Una vez linealizada la ecuacioacuten que describe dicho modelos se llega a la siguiente

expresioacuten

Ecuacioacuten 1 Ecuacioacuten linealizada del modelo logiacutestico

Posterior a la linealizacioacuten de la ecuacioacuten se procedioacute a graficar Ln ((XmaacutexX)-1)

vs tiempo con el fin de obtener como pendiente la velocidad maacutexima de

crecimiento (micromaacutex) y como intercepto el Ln ((XmaacutexXo)-1) el cual permitioacute la

obtencioacuten de la concentracioacuten inicial de biomasa

Obtenieacutendose asiacute los paraacutemetros cineacuteticos para cada ensayo correspondientes a

micromax y Xo

Se debe definir la concentracioacuten maacutexima de biomasa (Xmaacutex) para poder hallar los

paraacutemetros cineacuteticos mediante dicho modelo cabe aclarar que dicho valor se toma

de los resultados de biomasa adquiridos para cada uno de los ensayos mediante

la metodologiacutea de peso seco este valor variacutea para cada fermentacioacuten

Una vez ajustados los datos de cada tratamiento al modelo logiacutestico se procedioacute a

calcular de manera teoacuterica los valores de X (biomasa) que variacutea con el tiempo

39

teniendo en cuenta los paraacutemetros cineacuteticos arrojados mediante el modelo

logiacutestico utilizando la siguiente ecuacioacuten

Ecuacioacuten 2 Valores teoacutericos de biomasa en el tiempo

Estos valores de X teoacutericos obtenidos mediante la foacutermula anterior se grafican con

respecto a los valores de X obtenidos de manera experimental con el fin de

observar el ajuste del modelo logiacutestico a cada uno de los datos experimentales

28 EVALUACIOacuteN DEL CONSUMO DE SUSTRATO Y DEL CONSUMO DE

PROTEIacuteNA POR PARTE DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO

SUMERGIDO

Con el fin de evaluar el consumo de sustrato y proteiacutena por parte del P cubensis

durante las fermentaciones que conteniacutean glucosa en el medio se recolectaron

muestras cada 24 horas del liacutequido obtenido despueacutes de realizada la filtracioacuten de

la muestra que se utilizoacute para efectos de caacutelculo de peso seo dicho liacutequido

denominado sobrenadante fue almacenado a -4 degC Finalizadas cada una de las

fermentaciones se procedioacute a realizar el protocolo para evaluar el consumo de

sustrato para cada medio (Miller 1959) mediante el meacutetodo de DNS (Aacutecido

Dinitrosaliciacutelico) (Anexo 13) y el consumo de proteiacutenas mediante el meacutetodo de

LOWRY para cada fermentacioacuten (Anexo 15)

Para llevar a cabo la cuantificacioacuten de sustrato y proteiacutena en los distintos ensayos

fue necesario realizar las curvas de calibracioacuten correspondientes dichas curvas

con sus respectivos valores de concentracioacuten se muestran en los anexos 14 y 16

40

29 MEacuteTODO CUALITATIVO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE

ALCALOIDES (PSILOCIBINA) MEDIANTE EL USO DEL REACTIVO DE

DRAGENDORFF

Como se mencionoacute anteriormente el reactivo de Dragendorff es usado para

determinar de manera cualitativa la ausencia o presencia de alcaloides en una

muestra determinada Para llevar a cabo dicha prueba se recolectaron muestras

de la biomasa seca correspondientes a los diacuteas 12 13 y 14 de cada fermentacioacuten

las cuales fueron almacenadas a -4degC

Para determinar la presencia de Psilocibina se realizoacute el proceso descrito seguacuten

Musshoff et al (2000) el cual consistioacute en macerar cada una de las muestras de

biomasa hasta obtener un polvo fino luego se pesaron 10 mg de dicho polvo y a

esta cantidad se le agregoacute 1 mL de metanol Posteriormente una pequentildea

cantidad de esta mezcla se esparcioacute en un papel filtro en donde se le adicionoacute una

gota del reactivo de Dragendorff

Una vez realizada la prueba se dice que la muestra contiene presencia de

alcaloides si eacutesta presenta una coloracioacuten rojizo-amarilla

210 MEacuteTODO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE PSILOCIBINA

MEDIANTE CROMATOGRAFIacuteA LIacuteQUIDA DE ALTA EFICIENCIA (HPLC)

Una vez evaluada la presencia del alcaloide mediante el reactivo de Dragendorff

se procedioacute a determinar mediante el uso de cromatografiacutea liacutequida de alta

eficiencia (HPLC) la presencia de los alcaloides en la mezcla con sus respectivos

tiempos de retencioacuten para llevar a cabo la extraccioacuten de la Psilocibina se siguioacute el

meacutetodo descrito por Musshoff et al (2000) Para ello la muestra de biomasa

seca fue macera en un mortero hasta convertirla en un polvo fino Diez miligramos

41

de la muestra en polvo se extrajeron dos veces con 1 mL de metanol en un bantildeo

de ultrasonido durante 30 minutos Posterior a eacutesto se centrifugaron las muestras

a 3000 rpm durante 2 minutos el sobrenadante se depositoacute en un vial

independiente

El sobrenadante fue evaporado hasta sequedad bajo una corriente de nitroacutegeno

gaseoso Una parte de los residuos se disolvioacute en 200 microL de la fase moacutevil que

contiene HCOONH4 con una concentracioacuten 10 microM y un pH de 35

El equipo utilizado para realizar todos los anaacutelisis correspondientes a HPLC

cuenta con las siguientes caracteriacutesticas equipo Agient Technologies que consta

de una columna C18 de 46 mm 250 mm 5 mm con una fase moacutevil de

HCOONH4 con un flujo de 1 mLminuto un detector UV de 214 nm y una inyeccioacuten

de 20 μL y una temperatura de 25degC El experimento se corrioacute de modo isocraacutetico

con una fase moacutevil de agua 70 y HCOONH4 de 30

211 DETERMINACIOacuteN CUALITATIVA DE LA RESOLUCIOacuteN DEL

ALCALOIDE DE INTEREacuteS PARA LOS DIFERENTES ENSAYOS

Con el fin de determinar de manera cualitativa cuaacutel de los cromatogramas

arrojados mediante la teacutecnica de HPLC presentoacute mejor resolucioacuten del alcaloide

fue necesario realizar un supuesto acerca del tiempo de retencioacuten de la Psilocibina

durante la cromatografiacutea puesto que a pesar de haber contado con un

cromatograma (Tsujikawa et al 2003) (Anexo 18) y haber trabajado en las

mismas condiciones de eacuteste no se utilizoacute la misma fase moacutevil lo que puedo

generar variaciones en dicho tiempo Se asumioacute que el tiempo de retencioacuten varioacute

entre 62 y 72 minutos es decir entre este tiempo se encontroacute el pico de intereacutes

de la investigacioacuten

42

La eleccioacuten del criterio de pureza del compuesto de intereacutes se realizoacute observando

cuaacutel de los picos obtenidos muestra menor ruido es decir que a su alrededor no

tenga presencia de otros compuestos (Anexos 19 20 y 21)

212 DETERMINACIOacuteN PORCENTUAL DE COMPUESTOS PARA LOS

DIFERENTES ENSAYOS

La cuantificacioacuten de los compuestos se hizo mediante un porcentaje de aacuterea bajo

la curva debido a que no se contoacute con un estaacutendar interno

Para realizar dicho porcentaje se obtuvo la totalidad de las aacutereas presentes en el

perfil cromatograacutefico obtenido para las muestras de los diacuteas 12 13 y 14 de cada

fermentacioacuten y el porcentaje del aacuterea del metabolito de intereacutes la cual oscilaba

entre un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

En el momento de analizar los cromatogramas y de elegir el medio que mejor

resultados arrojoacute en cuanto a la produccioacuten de alcaloide se observoacute la resolucioacuten

del metabolito en cada una de las fermentaciones

213 CULTIVO SUMERGIDO DE P cubensis EN PRESENCIA DE FA

Despueacutes de haber elegido la fuente de carbono (glucosa) y su respectiva

concentracioacuten (50 gL) que mejores resultados arrojaron durante la investigacioacuten

se realizaron nuevamente fermentaciones del P cubensis en medio sumergido

(Fang-Zhong) donde la diferencia de estos medios con respecto a los

anteriormente utilizados radicoacute en la presencia de FA aminoaacutecido

Para dichas fermentaciones se contoacute con tres concentraciones diferentes de FA

(05 gL 1 gL 15 gL) realizadas por duplicado adicionalmente se montoacute

43

simultaacuteneamente con dichos ensayos las muestras correspondientes a los uacuteltimos

tres diacuteas de fermentacioacuten sin FA en el medio para efectos de comparacioacuten y asiacute

poder llevar a cabo un anaacutelisis estadiacutestico apropiado

Los datos obtenidos fueron analizados por medio de una ANOVA con el fin de

observar si existiacutean o no diferencias significativas en cuanto al crecimiento micelial

(concentracioacuten de biomasa) del P cubensis y asiacute poder determinar el medio que

mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten

214 DISENtildeO DE EXPERIMENTOS Y ANAacuteLISIS ESTADIacuteSTICO

El disentildeo estadiacutestico utilizado para realizar los anaacutelisis correspondientes a las

diferentes fermentaciones es un disentildeo factorial 23 Este estudio se basoacute en dos

factores que fueron las dos fuentes de carbono (glucosa y sacarosa) a su vez se

apoyoacute en tres niveles que fueron la variacioacuten en la concentracioacuten de las mismas

(30 gL 50 gL y 70 gL) De igual manera se fundamentoacute en dos variables de

respuesta el crecimiento micelial de P cubensis y el porcentaje de Psilocibina

presente en el microorganismo

Por medio del Software Statgraphics plus 51 se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico

basado en una ANOVA factorial Con ello se pretendioacute comparar estadiacutesticamente

los resultados de crecimiento micelial de biomasa (concentracioacuten) y produccioacuten de

Psilocibina para cada uno de los medios durante los 14 diacuteas de fermentacioacuten y en

especial en los uacuteltimos tres diacuteas de la misma puesto que durante este periacuteodo fue

evaluada la presencia del alcaloide

Es necesario hacer hincapieacute que para realizar dicha estadiacutestica fue necesario

ejecutar un estudio de normalidad el cual se comproboacute utilizando la graacutefica de

probabilidad normal a su vez se requirioacute un anaacutelisis de igualdad de varianza por

medio de una graacutefica de residuos Vs previsto con el fin de ver visualmente la

44

hipoacutetesis de la homocedasticidad todo ello con el fin de garantizar que la

investigacioacuten se comportoacute de forma normal Adicionalmente se contoacute con una

hipoacutetesis nula (Ho) y una Hipoacutetesis alterna (Ha) las cuales permitieron realizar las

conclusiones respectivas A continuacioacuten se enunciaraacuten cada una de eacutestas y los

paraacutemetros necesarios para dicho estudio

Ho Todas las medias son iguales es decir no existen diferencias

significativas entre los datos analizados

Ha Alguna de las medias es diferente lo que quiere decir que siacute existen

diferencias significativas

Paraacutemetro

Pvalor gt 005 Se acepta Ho

Pvalor le 005 Se rechaza Ho

45

3 RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

31 CINEacuteTICA DE CRECIMIENTO MICELIAL DE P cubensis EN CULTIVO

SUMERGIDO (FANG-ZHONG) UTILIZANDO DIFERENTES FUENTES DE

CARBONO

Con el propoacutesito de evaluar el crecimiento micelial del P cubensis en medio

sumergido durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten se recurrioacute al uso de

metodologiacuteas conocidas como peso huacutemedo y peso seco en dicho trabajo soacutelo se

exponen los datos arrojados por el meacutetodo de peso seco

A continuacioacuten se presentan cada una de las fermentaciones de acuerdo al tipo de

sustrato empleado en las mismas los respectivos valores de peso seco obtenidos

y los anaacutelisis pertinentes para cada uno de los casos

311 Crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de glucosa

Inicialmente se evaluaron tres concentraciones de glucosa en el cultivo de P

cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) correspondientes a 30 gL 50 gL y

70 gL siendo en este caso la glucosa la principal fuente de carbono del P

cubensis

A continuacioacuten se muestran los valores de peso seco obtenidos para cada una de

las concentraciones de glucosa utilizadas durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten

46

0

01

02

03

04

05

06

07

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

ma

sa (g

L)

Tiempo (diacuteas)30gL 50gL 70gL

Graacutefico 1 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando tres diferentes concentraciones de

glucosa como fuente de carbono (Peso seco)

Del graacutefico 1 se puede observar que no hubo evidencia de fase de latencia para

ninguno de los ensayos posteriormente se aprecia que el crecimiento de biomasa

aumentoacute con el tiempo para las diferentes concentraciones de glucosa empleadas

Analizando las fermentaciones que conteniacutean 50 gL y 70 gL de glucosa se

puede afirmar que ambas presentan un comportamiento similar mostrando una

fase exponencial hasta el diacutea 11 y una fase estacionaria hasta el diacutea 14 de la

fermentacioacuten mientras que la fermentacioacuten que conteniacutea 30 gL de glucosa no

presentoacute fase estacionaria la fermentacioacuten durante los 14 diacuteas se encontraba en

fase exponencial a pesar de que entre los diacuteas 8 y 11 el crecimiento de P

cubensis se mantuvo constante

Asimismo se puede observar que el crecimiento maacutes bajo en cuanto a

concentracioacuten de biomasa se generoacute en la concentracioacuten de 30 gL siendo eacuteste

de 048 gL mientras que en las concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa

los crecimientos maacuteximos fueron muy similares 055 gL y 062 gL

respectivamente

47

Lo dicho anteriormente se ratifica una vez analizados los resultados obtenidos

estadiacutesticamente donde se obtuvo un P-valor igual a cero indicando que existen

diferencias significativas en cuanto al crecimiento micelial de biomasa

(concentracioacuten de biomasa durante los 14 diacuteas de la fermentacioacuten) El graacutefico 2

ilustra la presencia de dos grupos homogeacuteneos lo que indica que las

concentraciones de 50 gL y 70 gL no tienen diferencias significativas del

crecimiento micelial entre cada una de ellas mientras que la concentracioacuten de 30

gL siacute presenta dichas diferencias significativas con respecto a las dos

concentraciones anteriores (Anexo 1)

Con todo eacutesto se expone que la concentracioacuten de glucosa de 50 gL es la que se

eligioacute debido a que es maacutes econoacutemico utilizar 50 gL de glucosa que 70 gL

Tratamientos con diferentes concentraciones de glucosa

Media 30 gL glucosa (a) 022

Media 50 gL glucosa (b) 032

Media 70 gL glucosa (b) 034

a

bb

0

005

01

015

02

025

03

035

04

045

Co

nce

ntr

acioacute

n b

iom

asa

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 2 Crecimiento micelial de P cubensis en cultivo sumergido bajo tres concentraciones de glucosa

48

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute glucosa

como fuente de carbono

Una vez realizada la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

(Fang-Zhong) usando diferentes concentraciones de glucosa se procedioacute a

ajustar los datos obtenidos al modelo logiacutestico Los crecimientos maacuteximos de

biomasa obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco para cada uno de los

ensayos fueron 048 gL 065 gL y 062 gL para concentraciones de 30 gL 50

gL y 70 gL de glucosa respectivamente La tabla 2 muestra los paraacutemetros

cineacuteticos obtenidos mediante el modelo para cada una de las concentraciones

Tabla 2 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando glucosa como fuente

de carbono

30gL 50gL 70gL

microx (diacutea-sup1) 016 microx (diacutea-sup1) 017 microx (diacutea-sup1) 015

micromax (diacutea-sup1) 027 micromax (diacutea-sup1) 035 micromax (diacutea-sup1) 034

X0 (gL) 005 X0 (gL) 008 X0 (gL) 008

R2 096 R2

092 R2 085

De la tabla 2 se puede observar que la concentracioacuten inicial de biomasa (Xo)

estuvo muy cercana para cada una de las concentraciones de glucosa utilizadas

Para 30 gL de glucosa la velocidad maacutexima de crecimiento (micromax) fue mucho

menor que la obtenida para 50 gL y 70 gL eacutesto pudo ser debido a que fue el

medio que menor cantidad de glucosa conteniacutea mientras que para las otras dos

concentraciones de glucosa la velocidad maacutexima de crecimiento fue similar

Al comparar las velocidades maacuteximas de las tres concentraciones de glucosa

utilizadas se evidencia que la fermentacioacuten que conteniacutea 50 gL presentoacute una

micromaacutex mayor correspondiente a 035 diacutea-1 esto sugiere que a mayores

concentracioacuten de glucosa (70 gL) puede ocurrir una inhibicioacuten por sustrato otro

49

criterio que afirma que dicha concentracioacuten fue la que mejores resultados arrojoacute de

las tres concentraciones de glucosa utilizadas para el crecimiento del P cubensis

en el medio de Fang-Zhong Ademaacutes se observa que este experimento fue el que

mayor velocidad especiacutefica de crecimiento presento siendo esta de 017 diacutea-1

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos utilizando la ecuacioacuten

descrita anteriormente en la metodologiacutea con el propoacutesito de observar que tanto

se ajustaron los valores de biomasa hallados experimentalmente con los valores

de biomasa teoacutericos arrojados por el modelo logiacutestico El graacutefico 3 muestra los

valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales con respecto al

tiempo

0

01

02

03

04

05

06

07

0 2 4 6 8 10 12 14

Biom

asa

(gL

)

Tiempo (diacutea)

X exp (30 gL) X exp (50 gL) X exp (70 gL)

X teoacuterico (30 gL) X teoacuterico (50 gL) X teoacuterico (70 gL)

Graacutefico 3 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico

graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes concentraciones de glucosa

Al observar el graacutefico 3 se puede notar que para los ensayos de 50 gL y 70 gL

de glucosa los valores de biomasa teoacutericos se encuentran un poco desfasados de

los valores de biomasa hallados de manera experimental mientras que para el

ensayo que conteniacutea 30 gL de glucosa se observa un buen ajuste de los datos

50

obtenidos experimentalmente al modelo logiacutestico La tabla 2 reitera lo dicho

anteriormente al exponer los valores de R2 los cuales explican la relacioacuten que

tienen los datos teoacutericos con los experimentales

312 Crecimiento micelial del P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de sacarosa

Una vez evaluado el crecimiento de biomasa usando glucosa como fuente de

carbono se procedioacute a evaluar el efecto que teniacutea el cambio de la fuente de

carbono por sacarosa en el crecimiento micelial del P cubensis en medio

sumergido

El graacutefico 4 muestra de manera ilustrativa como fue el crecimiento micelial del P

cubensis para cada una de las concentraciones de sacarosa utilizadas durante los

14 diacuteas mediante el meacutetodo de peso seco

0

01

02

03

04

05

06

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Biom

asa (

gL)

Tiempo (diacuteas)

30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 4 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando diferentes concentraciones de sacarosa

como fuente de carbono (Peso seco)

51

En el graacutefico 4 se puede observar que tanto para una concentracioacuten de 30 gL

como para 70 gL de sacarosa el hongo llega a su fase estacionaria cerca del

quinto diacutea de la fermentacioacuten mientras que para una concentracioacuten de 50 gL se

observa un comportamiento diferente puesto que el microorganismo tiene un

crecimiento exponencial hasta el diacutea 5 en donde entra a una etapa de transicioacuten o

estacionaria durante 3 diacuteas aproximadamente luego de la cual inicia nuevamente

su crecimiento de forma exponencial hasta llegar al diacutea 11 en donde siacute empieza

su fase estacionaria

Al igual que en las tres fermentaciones que conteniacutean glucosa en estas

fermentaciones de sacarosa se observa mediante el graacutefico anterior que no hubo

presencia de fase de latencia

El crecimiento maacuteximo de biomasa en cuanto a concentracioacuten lo presentoacute aquella

fermentacioacuten que conteniacutea 70 gL de sacarosa el cual fue de 057 gL seguida de

la de 50 gL con un crecimiento maacuteximo de biomasa de 045 gL y posteriormente

la concentracioacuten de 30 gL obtuvo un crecimiento maacuteximo de 026 gL

De acuerdo al anaacutelisis estadiacutestico que se realizoacute para cada una de las

fermentaciones se dedujo que las diferencias en cuanto al crecimiento micelial de

biomasa con respecto a la concentracioacuten de la misma son significativas entre

cada una de las fermentaciones es decir fue diferente la concentracioacuten de

biomasa obtenida cuando se trabajoacute con cada una de distintas concentraciones de

sacarosa Lo dicho anteriormente se muestra a traveacutes del graacutefico 5 (Anexo 2)

52

Tratamientos con diferentes concentraciones de sacarosa

Media 30 gL sacarosa (a) 02

Media 50 gL sacarosa (b) 032

Media 70 gL sacarosa (c) 043

a

b

c

0

02

04

Co

nce

ntr

acioacute

n b

iom

asa

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 5 Crecimiento micelial para tres diferentes concentraciones de sacarosa

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute sacarosa

como fuente de carbono

Una vez realizadas las cineacuteticas de crecimiento del P cubensis para cada

concentracioacuten de sacarosa empleada se procedioacute a ajustar los datos obtenidos al

modelo logiacutestico cabe recalcar que es necesario establecer los crecimientos

maacuteximos de biomasa obtenidos para cada uno de los ensayos los cuales fueron

026 gL 045 gL y 057 gL para concentraciones de 30 gL 50 gL y 70 gL de

sacarosa respectivamente

Una vez aplicado el modelo logiacutestico para cada tratamiento se obtuvieron valores

de velocidad maacutexima de crecimiento y biomasa inicial para cada concentracioacuten de

sacarosa utilizada en el medio los cuales se muestran en la tabla 3

53

Tabla 3 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando sacarosa como

fuente de carbono

30gL 50gL 70gL

microx (diacutea-sup1) 030 microx (diacutea-sup1) 014 microx (diacutea-sup1) 041

micromax (diacutea-sup1) 037 micromax (diacutea-sup1) 042 micromax (diacutea-sup1) 067

X0 (gL) 01 X0(gL) 01 X0 (gL) 011

R2 061 R2 089 R2 095

De la tabla 3 se ratifica que se utilizoacute una concentracioacuten inicial de biomasa igual

para cada una de las fermentaciones aproximadamente 01 gL ademaacutes se

observa un aumento en la velocidad maacutexima de crecimiento con respecto a la

cantidad de sacarosa empleada es decir que el hecho de haber aumentado la

concentracioacuten de sacarosa en el medio favorecioacute el aumento en la velocidad

maacutexima de crecimiento del P cubensis siendo eacutesta mayor cuando se trabajoacute a una

concentracioacuten de 70 gL de sacarosa De igual manera se aprecia que el

tratamiento que conteniacutea 70 gL de sacarosa presentoacute una velocidad especiacutefica de

crecimiento mayor que los demaacutes siendo eacutesta de 041 diacutea-1

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos el graacutefico 6 ilustra los

valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales graficados con

respecto al tiempo

54

0

01

02

03

04

05

06

0 2 4 6 8 10 12 14

Bio

mas

a (g

L)

Tiempo (Diacutea)

X exp (30 gL) X exp (50 gL) X exp (70 gL)

X teoacuterico (30 gL) X teoacuterico (50 gL) X teoacuterico (70 gL)

Graacutefico 6 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes

concentraciones de sacarosa

Del graacutefico 6 se puede observar como los valores de biomasa experimentales se

ajustaron a los valores de biomasa teoacutericos arrojados por el modelo logiacutestico lo

que quiere decir la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

cuando se utilizoacute 70 gL se ajustoacute correctamente al modelo logiacutestico lo que se

corrobora en la tabla 2 gracias al valor obtenido para el R2 que indica la relacioacuten

de los datos teoacutericos con respecto a los experimentales Por otro lado para las

fermentaciones de 30 gL y 50 gL de sacarosa a pesar de parecer que

presentaron un buen ajuste al calcular la relacioacuten de los datos teoacutericos con

respecto a los experimentales (R2) se concluye que el ajuste no fue tan bueno

55

313 Comparacioacuten entre el crecimiento micelial de P cubensis en los

cultivos sumergidos utilizando glucosa y sacarosa como fuente de

carbono

Ahora bien es igualmente importante realizar un anaacutelisis comparativo entre ambas

fuentes de carbono empleadas con el fin de determinar si existen o no diferencias

significativas entre dichas fuentes de carbono

De acuerdo al anaacutelisis estadiacutestico se dice que existen diferencias significativas del

crecimiento micelial del P cubensis en cuanto al diacutea y la concentracioacuten de

sustrato empleado es decir concentracioacuten de glucosa y sacarosa (Anexo 3) pero

se observa claramente que no hay diferencias significativas de dicho crecimiento

con respecto al tipo de sustrato utilizado debido a que el P-valor arrojado por la

estadiacutestica fue de 01217 lo que sugiere que se debe utilizar la sacarosa gracias

a la disminucioacuten de costos que se generariacutean durante el proceso todo ello gracias

al costo de la sacarosa es inferior al de glucosa Sin embargo para elegir la fuente

de carbono que mejores resultados arrojoacute no soacutelo se basoacute en la cantidad de

biomasa producida sino que se procedioacute a examinar los barridos espectrales

arrojados por el anaacutelisis de HPLC con el fin de determinar la fuente de carbono

que mejor resolucioacuten mostroacute del alcaloide que en esta investigacioacuten fue glucosa a

una concentracioacuten de 50 gL

De igual manera el graacutefico 7 muestra las medias obtenidas mediante el anaacutelisis

estadiacutestico para las fermentaciones trabajadas con glucosa y sacarosa Aun asiacute

es necesario hacer hincapieacute que eacuteste no es el criterio principal para la obtencioacuten

del medio que mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten por lo tanto se

deben seguir realizando los diferentes anaacutelisis descritos anteriormente en este

trabajo

56

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y

sacarosa)

Media para glucosa (a) 029

Media para sacarosa (a) 032

aa

0

01

02

03

Conc

entr

acioacute

n bi

omas

a (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 7 Crecimiento micelial para dos diferentes fuentes de carbono (glucosa y sacarosa)

314 Crecimiento micelial del P cubensis en cultivo sumergido utilizando

glucosa y fenilalanina en el medio

Se decidioacute realizar un uacuteltimo ensayo acerca del efecto que teniacutea la adicioacuten de un

aminoaacutecido llamado Fenilalanina (FA) al medio Fang-Zhong sobre la produccioacuten

del alcaloide y por ende sobre la generacioacuten de biomasa

Debido a los anaacutelisis realizados anteriormente se concluyoacute que la mejor fuente de

carbono fue la glucosa a una concentracioacuten de 50 gL De la misma manera que

en los numerales anteriores se evaluoacute la cineacutetica del crecimiento micelial del P

cubensis mediante los meacutetodos de peso huacutemedo y peso seco Las mediciones

fueron realizadas por duplicado y promediadas para la fuente de carbono elegida

(glucosa 50 gL) y las diferentes concentraciones de FA en el medio

correspondientes a 05 gL 1 gL 15 gL con el fin de encontrar el medio que

mejores resultados arrojoacute en cuanto a crecimiento micelial y generacioacuten del

57

alcaloide de intereacutes Los datos obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco se

muestran en el graacutefico 8

Cabe resaltar que junto con las tres fermentaciones de 05 gL 10 gL y 15 gL

de FA se montaron a su vez seis muestras correspondientes a los diacuteas 12 13 y

14 de la fermentacioacuten que conteniacutea 0 gL de FA eacutesto con el propoacutesito de analizar

los datos de manera estadiacutestica y poder hacer comparaciones con respecto a la

generacioacuten de biomasa y a la produccioacuten del alcaloide de intereacutes ambas medidas

con respecto a la concentracioacuten

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

11

12

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Biom

asa

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 8 Cineacutetica de crecimiento micelial de P cubensis en medio sumergido (Fang-Zhong) utilizando diferentes concentraciones de FA y 50

gL de glucosa como fuente de carbono (Peso seco)

Al analizar el graacutefico 8 es decir el crecimiento micelial (concentracioacuten de

biomasa) seguacuten la concentracioacuten de FA en el tiempo se puede notar que no hubo

presencia de fase de latencia para ninguna de las concentraciones de FA

utilizadas ademaacutes el crecimiento de biomasa en cada caso se aprecia de manera

58

muy similar llegando los tres ensayos a la fase estacionaria el diacutea 12 de la

fermentacioacuten

Observando el graacutefico 8 se puede identificar que el mayor contenido de biomasa

fue de 108 gL obtenida el diacutea 13 para una concentracioacuten 10 gL de FA para

concentraciones de 05 gL y 15 gL de FA la concentracioacuten maacutexima de biomasa

fue 106 gL y 101 gL respectivamente Auacuten asiacute al considerar los resultados

obtenidos se puede ratificar que es indiferente la cantidad de FA necesaria para

obtener concentracioacuten de biomasa por ende se decide que el medio que mejores

resultados arrojoacute fue el que conteniacutea 05 gL FA debido a que fue la

concentracioacuten de FA que mejor resolucioacuten del alcaloide presentoacute paraacutemetro

observado mediante los cromatogramas obtenidos del anaacutelisis de HPLC (Anexos

19 20 y 21) y ademaacutes porque con dicha cantidad los costos de la materia prima

seriacutean menores Cabe resaltar que el uso de FA generoacute un aumento significativo

duplicando la produccioacuten de biomasa por lo tanto se testifica que siacute hubo

duplicacioacuten en cuanto a la concentracioacuten de biomasa en los medios que conteniacutea

FA con respecto a los medios que no conteniacutean FA se dice entonces que a su

vez se podriacutea haber generado mayor cantidad de Psilocibina en los medios que

teniacutean FA ya que dicho alcaloide se produce de manera intracelular por tal

razoacuten al aumentar la cantidad de biomasa en el medio se aumenta la cantidad de

dicho alcaloide

De igual manera se analizaron los datos estadiacutesticamente y se llegoacute a apreciar

que no existen diferencias significativas en cuanto a la produccioacuten de biomasa y la

cantidad de FA utilizada en el medio Del mismo modo al analizar la tabla de

contrastes muacuteltiple de rangos se reitera que siacute existen diferencias significativas

entre el crecimiento micelial de biomasa (concentracioacuten de biomasa) en el tiempo

cuando se trabajoacute con FA o sin eacuteste Eacutesto se puede observar en el graacutefico 9

(Anexo 4)

59

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 032

Media 05 gL FA (b) 065

Media 10 gL FA (b) 066

Media 15 gL FA (b) 069

a

b b b

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

Conc

entr

acioacute

n bi

omas

a (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 9 Crecimiento micelial para glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y tres diferentes concentraciones de FA

Modelo logiacutestico para las fermentaciones donde se utilizoacute 50 gL de

glucosa como fuente de carbono y diferentes concentraciones de FA

En primer lugar se fijaron los valores de crecimiento maacuteximo de biomasa para

cada una de las concentraciones obtenidos mediante el meacutetodo de peso seco con

el fin de hallar los paraacutemetros cineacuteticos mediante el modelo logiacutestico Los

crecimientos maacuteximos de biomasa obtenidos fueron los siguientes 106 gL 108

gL y 101 gL para concentraciones de 05 gL 10 gL y 15 gL de FA

respectivamente y 50 gL de glucosa

Una vez realizado el modelo logiacutestico para cada tratamiento se obtuvieron los

valores de velocidad maacutexima de crecimiento y concentracioacuten de biomasa inicial

para cada ensayo los cuales se muestran en la tabla 4

60

Tabla 4 Paraacutemetros cineacuteticos obtenidos mediante el modelo logiacutestico para las diferentes fermentaciones de P cubensis utilizando 50 gL de glucosa

como fuente de carbono y diferentes concentraciones de FA

05gL 10gL 15gL

microx (diacutea-sup1) 018 microx (diacutea-sup1) 012 microx (diacutea-sup1) 012

micromax (diacutea-sup1) 045 micromax (diacutea-sup1) 035 micromax (diacutea-sup1) 044

X0 (gL) 01 X0 (gL) 017 X0 (gL) 016

R2 095 R2 082 R2 088

Seguacuten los valores arrojados por el modelo logiacutestico que se encuentran

presentados en la tabla 4 se puede decir que se presentoacute una valor de biomasa

inicial similar para los tratamientos de 1 gL y 15 gL de FA mientras que para las

fermentaciones que conteniacutean 05 gL de FA se tiene una diferencia de un 50

aproximadamente Ademaacutes se puede observar que a la concentracioacuten de 05 gL

de FA es la que mayor velocidad maacutexima de crecimiento presenta siendo esta

045 diacuteamacrsup1 a su vez dicha concentracioacuten presentaacute la microx mayor correspondiente a

018 diacutea-1 Debido a eacutesto y al criterio de mejor resolucioacuten del alcaloide observado

en los anaacutelisis de HPLC (Anexos 19 20 y 21) se concluye que el medio que

mejores resultados arrojoacute durante la investigacioacuten para la generacioacuten de biomasa

y la produccioacuten de la Psilocibina es 05 gL de FA y 50 gL de glucosa

Finalmente se calcularon los valores de biomasa teoacutericos el graacutefico 10 muestra

los valores de biomasa (X) tanto teoacutericos como experimentales graficados con

respecto al tiempo

61

0

02

04

06

08

1

12

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Bio

mas

a (g

L)

Tiempo (Diacutea)

X exp (05 gL) X exp (10 gL) X exp (15 gL)

X teoacuterico (05 gL) X teoacuterico (10 gL) X teoacuterico (15 gL)

Graacutefico 10 Valores de concentracioacuten de biomasa experimental y teoacuterico graficados con respecto al tiempo para las fermentaciones con diferentes

concentraciones de FA y 50 gL de glucosa

Se puede decir gracias al graacutefico 10 que los valores de biomasa experimentales

se ajustaron a los valores de biomasa teoacutericos hallados mediante el modelo

logiacutestico es decir la cineacutetica de crecimiento del P cubensis en medio sumergido

cuando se usaron diferentes concentraciones de FA en el medio se ajustoacute

correctamente al modelo logiacutestico esto se reitera con los valores de R2 mostrados

anteriormente en la tabla 4

32 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE SUSTRATO POR PARTE

DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

La evaluacioacuten del consumo de sustrato durante la fermentacioacuten con respecto al

tiempo es de suma importancia puesto que eacuteste es el principal componente

limitante del crecimiento presente en el medio de cultivo

62

A continuacioacuten se analizaraacuten dichos consumos para los diferentes ensayos

321 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando diferentes concentraciones de glucosa

Una vez halladas las concentraciones de sustrato para cada una de las

fermentaciones que conteniacutean glucosa en el medio se procedioacute a graficar dichos

valores con respecto al tiempo

El graacutefico 11 ilustra los datos obtenidos sobre el consumo de sustrato de las tres

fermentaciones que conteniacutean glucosa y a su vez como se comportoacute el

crecimiento de biomasa para cada ensayo durante los 14 diacuteas de fermentacioacuten

0

01

02

03

04

05

06

07

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14B

iom

asa

(gL

)

Glu

cosa

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50GL 70 GL 30gL 50gL 70gL

Graacutefico 11 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de glucosa como

fuente de carbono

Al observar el graacutefico 11 se expone que el P cubensis consumioacute mayor cantidad

de glucosa cuando esta estaba a una concentracioacuten de 70 gL correspondiendo a

63

un porcentaje de 62 mientras que para 50 gL y 30 gL fue de 23 y 30

respectivamente

Comparando el consumo de glucosa en sus diferentes concentraciones con el

crecimiento micelial del hongo se puede observar que a una concentracioacuten de

glucosa de 30 gL no soacutelo se tuvo un menor consumo de sustrato sino que

tambieacuten se generoacute un menor crecimiento de biomasa Mientras que a

concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa a pesar de presentar diferencias

en cuanto al porcentaje de sustrato consumido el crecimiento micelial es similar

(no presenta diferencias significativas) lo que indica que el hongo no requiere

tanta concentracioacuten de glucosa para su crecimiento eacutesto se puede afirmar soacutelo

para este ensayo a estas condiciones

De igual manera en el graacutefico 11 al analizar la tendencia del consumo de

sustrato las concentraciones de glucosa de 50 gL y 70 gL presentan una

disminucioacuten notoria hasta el diacutea 11 para dicho consumo Esto se debe a que en

ese diacutea inicioacute la fase estacionaria del hongo en ambas fermentaciones en donde

el P cubensis requeriacutea alimento uacutenicamente para mantenerse y producir

metabolitos secundarios Mientras que para la concentracioacuten de glucosa de 30 gL

el consumo de glucosa fue muy poco a partir del quinto diacutea de la fermentacioacuten

esto se atribuye a que la cineacutetica de crecimiento micelial del P cubensis presentoacute

una fase estacionaria temprana entre los diacuteas 8 y 11 indicando que no necesitaba

consumir casi glucosa puesto que no estaba creciendo

322 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando diferentes concentraciones de sacarosa

Los datos obtenidos sobre el consumo de sacarosa para cada una de las

concentraciones utilizadas (30 gL 50 gL y 70 gL de sacarosa) durante los 14

diacuteas de la fermentacioacuten se muestran en el graacutefico 12 a su vez se ilustran en dicho

64

graacutefico el comportamiento del crecimiento micelial para cada ensayo durante los

14 diacuteas de fermentacioacuten para efectos de anaacutelisis

0

01

02

03

04

05

06

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Sac

aro

sa (g

L)

Tiempo (diacuteas)

30gL 50gL 70gL 30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 12 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de sacarosa como

fuente de carbono

Al observar el graacutefico 12 se puede decir que el P cubensis consumioacute mayor

cantidad de sacarosa cuando eacutesta estaba a una concentracioacuten de 70 gL en el

medio presentando un porcentaje de consumo del 49 mientras que para las

concentraciones de 50 gL y 30 gL de sacarosa se tuvo un porcentaje de

consumo de 24 y 37 Esto igual que en el consumo de glucosa se puede

deber a que al tener mayor concentracioacuten de sustrato en el medio el P cubensis

genera mayor afinidad por el mismo haciendo que dicho hongo se consuma

grandes cantidades de sacarosa durante el tiempo

Igualmente se observa que aproximadamente en el noveno diacutea de la

fermentacioacuten las tres diferentes concentraciones de glucosa (30 gL 50 gL y 70

65

gL) se mantienen casi constantes en el tiempo ello gracias a que en este diacutea el

hongo se encontraba en fase estacionaria en los tres ensayos

323 Comparacioacuten entre el consumo de sustrato de P cubensis en los

cultivos sumergidos con diferentes fuentes de carbono

Con el fin de identificar cuaacutel de las dos fuentes de carbono fue consumida en

mayor proporcioacuten por parte del P cubensis se procedioacute a realizar un anaacutelisis

estadiacutestico donde comparamos las dos fuentes de carbono empleados con

respecto al consumo de sustrato obtenido (concentracioacuten de glucosa y sacarosa

en cada uno de los medios) donde se consiguioacute un P-valor de 00811 con

respecto al tipo de sustrato lo que indica que no existen diferencias en cuanto al

consumo de sustrato y el tipo del mismo es decir es indiferente cuaacutel de los dos

sustratos (glucosa o sacarosa) se utilice para que se del consumo del mismo por

parte del P cubensis Observacioacuten que se reitera en la tabla de contraste muacuteltiple

que muestra que se trabajoacute como un grupo homogeacuteneo Igualmente el graacutefico 13

muestra las medias de consumo de sustrato (concentracioacuten durante los 14 diacuteas)

obtenidas mediante el anaacutelisis estadiacutestico y reitera que no existen diferencias

significativas con respecto al tipo de sustrato utilizado para el cultivo del P

cubensis en medio sumergido (Anexo 5)

66

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 3431

Media sacarosa (a) 3678

a

a

32

34

36

38

Co

nce

ntr

acioacute

n s

ust

rato

(g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (Prueba LSD)

Graacutefico 13 Consumo de sustrato para cada una de las fuentes de carbono utilizadas

Aun asiacute al comparar los graacuteficos 11 y 12 se puede observar un mayor consumo

de glucosa que de sacarosa lo que lleva a concluir que es mejor emplear la

primera (glucosa)

324 Consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido

utilizando glucosa y fenilalanina en el medio

Los datos obtenidos acerca del consumo de sustrato durante los 14 diacuteas de la

fermentacioacuten para cada uno de los medios que conteniacutean 50 gL de glucosa y

diferentes concentraciones de FA (05 gL 1 gL y 15 gL) se muestran en el

graacutefico 14 De igual manera se ilustran en dicho graacutefico las cineacuteticas de

crecimiento micelial para cada una de las fermentaciones que teniacutean 50 gL de

glucosa y diferentes concentraciones de FA con el fin de realizar los anaacutelisis

pertinentes

67

0

02

04

06

08

1

12

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Glu

cosa

50

gL

+ F

A (g

L)

Tiempo (diacuteas)

05gL 10gL 15gL 05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 14 Cineacutetica de consumo de sustrato por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando 50 gL de glucosa como fuente de carbono y

diferentes concentraciones de FA

Analizando el graacutefico 14 se puede decir que el consumo de glucosa durante el

tiempo fue igual para las fermentaciones que conteniacutea concentraciones de 1 gL y

15 gL de FA dichos consumos corresponde a valores de 23 mientras que

para el ensayo que teniacutea una concentracioacuten de 05 gL de FA el porcentaje de

consumo fue del 18 Asimismo se presentaron diferencias significativas en

cuanto al consumo de sustrato entre los diferentes ensayos

El graacutefico 15 expone las medias del consumo de sustrato (concentracioacuten) de cada

una de las muestras y las diferencias existentes entre ellas se evidencia que la

adicioacuten de FA disminuyoacute el consumo de glucosa ademaacutes que en los ensayos se

presentaron tres grupos homogeacuteneos diferentes En el primer grupo (a) que

contiene las fermentaciones del P cubensis con una concentracioacuten de 50 gL de

glucosa y en ausencia de FA se obtuvo una media de 356 gL la cual indica un

mayor consumo de sustrato Luego el segundo grupo (c) se compone de las

concentraciones de 1 gL y 15 gL de FA presentando una media de 413 gL y

de 426 gL respectivamente y el uacuteltimo grupo (b) corresponde a una

68

concentracioacuten de 05 gL de FA el cual presenta el menor consumo de glucosa al

exponer una media 466 gL

Seguacuten lo anterior y el graacutefico 15 se dice que siacute existieron diferencias significativas

en cuanto al consumo de sustrato (concentracioacuten durante los 14 diacuteas) en los

uacuteltimos tres diacuteas cuando se trabajo con FA y sin FA y a su vez se encontraron

diferencias significativas de la concentracioacuten de sustrato en el medio cuando se

teniacutea una concentracioacuten de FA correspondiente a 05 gL con relacioacuten a las otras

dos concentraciones de FA (10 gL y 15 gL) mientras que entre estas dos

uacuteltimas concentraciones de FA (10 gL y 15 gL) no se encontraron diferencias

significativas (Anexo 6)

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 3564

Media 05 gL FA (b) 466

Media 10 gL FA (c) 4131

Media 15 gL FA (c) 426

a

b c c

0

10

20

30

40

50

60

Conc

entr

acioacute

n su

stra

to (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 15 Consumo de sustrato para cada una de las concentraciones de FA utilizadas

69

33 ESTUDIO DE LA CINEacuteTICA DE CONSUMO DE PROTEIacuteNA POR PARTE

DEL P cubensis CULTIVADO EN MEDIO SUMERGIDO (FANG-ZHONG)

Las fuentes de proteiacutena que posee el medio de Fang-Zhong son extracto de

levadura y peptona que representan una cantidad de 10 gL para cada ensayo

eacutesta cantidad se mantuvo constante para cada fermentacioacuten

Se evaluoacute el consumo de proteiacutena por parte del P cubensis durante los 14 diacuteas

de la fermentacioacuten para cada uno de los ensayos

A continuacioacuten se analizan los resultados obtenidos para cada uno de los

tratamientos

331 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de glucosa

Una vez se calcularon las concentraciones de proteiacutena en el medio para cada

ensayo se graficaron dichos valores con respecto al tiempo

El graacutefico 16 muestra como se comportoacute el consumo de proteiacutena con respecto al

tiempo para cada una de las tres concentraciones de glucosa utilizadas y a su vez

como se comportoacute el crecimiento de biomasa para cada ensayo durante los 14

diacuteas de fermentacioacuten

70

0

01

02

03

04

05

06

07

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Pro

tein

a (g

L)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50 GL 70 GL 30 gL Biomasa 50 gL Biomasa 70 gL Biomasa

Graacutefico 16 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de glucosa como

fuente de carbono

Analizando el graacutefico 16 se puede observar que el consumo de proteiacutena se dio

casi en su totalidad El ensayo que mayor consumo de proteiacutena presentoacute fue el

que conteniacutea 30 gL de glucosa arrojando un porcentaje de consumo del 98

mientras que las fermentaciones realizadas a concentraciones de 50 gL y 70 gL

de glucosa presentaron un porcentaje de consumo de proteiacutena del 91 y 90

respectivamente

Al enfocarnos en la relacioacuten existente entre el consumo de proteiacutena y el

crecimiento micelial del P cubensis se puede notar gracias al graacutefico 16 que la

relacioacuten es directamente proporcional debido a que el consumo de proteiacutena fue

permanente mientras el hongo se encontraba en fase exponencial es decir el P

cubensis necesitaba de la proteiacutena para aumentar su crecimiento mientras que en

el momento en que el microorganismo comenzoacute su fase estacionaria la

concentracioacuten de proteiacutena en el medio se mantuvo constante esto uacuteltimo soacutelo es

vaacutelido para concentraciones de 50 gL y 70 gL de glucosa puesto que ambas

llegaron a la fase estacionaria

71

332 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

diferentes concentraciones de sacarosa

Una vez obtenidos los valores de consumo de proteiacutena para cada concentracioacuten

de sacarosa utilizada se precedioacute a graficarlos con respecto al tiempo dichos

datos se encuentran en el graacutefico 17 De igual manera en este graacutefico se

representa la cineacutetica de crecimiento de biomasa para el P cubensis de acuerdo a

las distintas concentraciones de sacarosa utilizadas

0

01

02

03

04

05

06

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Prot

eiacutena

(gL

)

Tiempo (diacuteas)

30 GL 50 GL 70 GL 30 gL 50 gL 70 gL

Graacutefico 17 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando diferentes concentraciones de sacarosa como

fuente de carbono

El graacutefico 17 ilustra el consumo casi en su totalidad de la proteiacutena para cada uno

de los tratamientos El ensayo que mayor consumo de proteiacutena presentoacute fue el

que conteniacutea 30 gL de sacarosa exponiendo un porcentaje de consumo del 89

mientras que las concentraciones de 50 gL y 70 gL de sacarosa arrojaron

porcentajes de consumo del 86 y 57 respectivamente

Ahora bien al analizar el crecimiento del P cubensis con respecto al consumo de

proteiacutena se evidencia claramente que el consumo disminuyoacute permanentemente

72

en el tiempo mientras el hongo se encontraban en estado exponencial indicando

el intereacutes del P cubensis por la proteiacutena siendo eacutesta utilizada por el mismo para

aumentar su tamantildeo y biomasa

Durante los diacuteas 4 y 10 las fermentaciones que conteniacutean concentraciones de 30

gL y 70 gL de sacarosa presentaron un alto consumo de proteiacutena a pesar de

que el P cubensis se encontraba en estos dos ensayos en fase estacionaria fase

en la cual no se requiere consumir grandes cantidades de sustrato puesto que el

hongo soacutelo necesitaba alimentarse para mantenerse o para producir productos no

ligados al crecimiento maacutes no para cambiar la cantidad de biomasa presente en el

medio Asimismo la concentracioacuten de 50 gL de sacarosa tambieacuten presentoacute un

alto consumo de proteiacutena durante los diacuteas 4 y 8 en donde se creiacutea estar en una

fase estacionaria temprana lo dicho anteriormente reitera una vez maacutes la afinidad

que el P cubensis presentoacute con respecto a las fuentes de proteiacutena usadas

333 Comparacioacuten entre el consumo de proteiacutena de P cubensis en los

cultivos sumergidos con diferentes fuentes de carbono

Con el fin de conocer cuaacutel de los dos tipos de sustrato empleado fue mayormente

consumido se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico

En el graacutefico 18 se ilustran las medias de consumo de proteiacutena (concentracioacuten)

arrojadas mediante el anaacutelisis estadiacutestico sobre el consumo de proteiacutena cuando se

utilizoacute glucosa o sacarosa en el medio y se evidencia que existen diferencias

significativas en cuanto a la concentracioacuten de proteiacutena en el tiempo en el medio

cuando se realizoacute el experimento con glucosa y cuando se utilizoacute sacarosa

arrojando asiacute dos grupos homogeacuteneos el primero (a) presenta una media de 465

gL mientras que el grupo dos (b) arroja un valor de media de 609 gL indicando

un menor consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en el medio sumergido

73

de Fang-Zhong cuando se utilizoacute sacarosa como principal fuente de carbono

(Anexo 7)

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 465

Media sacarosa (b) 609

a

b

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Conc

entr

acioacute

n pr

oteiacute

na (g

L)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 18 Consumo de proteiacutena para cada una de las fuentes de carbono utilizadas

334 Consumo de proteiacutena por P cubensis en medio sumergido utilizando

glucosa y FA en el medio

Una vez se obtuvo la concentracioacuten de proteiacutena en el medio para cada

concentracioacuten de FA utilizada se precedioacute a graficar dichos valores con respecto

al tiempo los cuales se ilustran en el graacutefico 19 ademaacutes se muestran en dicho

graacutefico las cineacuteticas de crecimiento de biomasa para cada ensayo

74

0

02

04

06

08

1

12

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bio

mas

a (g

L)

Pro

teiacuten

a (g

L)

Tiempo (diacuteas)

05 gL 1 gL 15 gL 05 gL 1 gL 15 gL

Graacutefico 19 Cineacutetica de consumo de proteiacutena por parte del P cubensis en medio sumergido utilizando 50 gL de glucosa como fuente de carbono y

diferentes concentraciones de FA

De igual forma que para la fermentacioacuten que teniacutea 50 gL de glucosa en el medio

realizada anteriormente para dichos ensayos el consumo de proteiacutena fue

permanente y se dio casi en su totalidad El ensayo que mayor consumo de

proteiacutena presentoacute fue el que conteniacutea 05 gL de FA arrojando un porcentaje de

consumo del 86 aun asiacute el porcentaje de consumo arrojado por la fermentacioacuten

de 1 gL de FA fue del 84 indicando que no existen diferencias con respecto al

consumo de proteiacutena entre dichas cantidades de FA utilizadas Mientras que el

porcentaje de consumo para 15 gL de FA fue inferior presentando un valor del

72 De acuerdo a los resultados mencionados anteriormente se puede decir que

a mayor concentracioacuten de FA en el medio se presenta menor consumo de

proteiacutena por parte del P cubensis esto se puede afirmar uacutenicamente para los

resultados obtenidos durante esta investigacioacuten a ciertas condiciones

Analizando ahora la relacioacuten entre el consumo de proteiacutena y el crecimiento

micelial se puede ver que al igual que para los ensayos con glucosa a 50 gL se

75

tiene un consumo permanente mientras se estaacute en fase exponencial y una vez se

llega a la fase estacionario alrededor del diacutea 12 la concentracioacuten de proteiacutena en

el medio se estabilizoacute

A la hora de indagar los datos estadiacutesticamente se puede observar que no existen

diferencias significativas sobre el consumo de proteiacutena (concentracioacuten) en el

tiempo con respecto al tipo de sustrato pero al comparar los resultados con los

ensayos donde se antildeadioacute FA al medio se encontroacute que siacute existen diferencias

significativas Se crearon dos grupos homogeacuteneos el primero cuenta con glucosa

y sacarosa presentando medias (cantidad de proteiacutena en el medio) de 468 gL y

473 gL respectivamente mientras que el ensayo con FA se encuentra en otro

grupo en donde su consumo de proteiacutena fue menor presentando una media

(cantidad de proteiacutena en el medio) de 614 gL (Anexo 8)

Tratamientos con y sin FA

Media glucosa (a) 468

Media sacarosa Proteiacutena (a) 473

Media fenilalanina (b) 614

a a

b

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Co

nce

ntr

acioacute

n p

rote

iacutena

(gL

)

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 20 Consumo de proteiacutena para los ensayos con y sin FA

76

34 ESTUDIO CUALITATIVO DE LA PRESENCIA DEL ALCALOIDE

Posterior a las fermentaciones de glucosa sacarosa y glucosa 50 gL con FA y

los respectivos anaacutelisis se realizoacute un uacuteltimo anaacutelisis que a la vez fue el de mayor

relevancia a la hora de determinar cuaacutel de los medios fue el que mejores

resultados arrojoacute En primera instancia se utilizoacute el reactivo de Dragendorff como

indicador de alcaloide para analizar las muestras de los diacuteas 12 13 y 14 con el fin

de esclarecer la presencia de alcaloides (Anexo 17)

Una vez detectada la presencia de alcaloides gracias a la coloracioacuten naranja

presentada en las muestras se procedioacute a realizar la teacutecnica de HPLC con el fin

de hallar un porcentaje del compuesto de intereacutes basado en las aacutereas obtenidas

de los cromatogramas (asumiendo un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72

minutos)

341 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el

medio no conteniacutea FA

A la hora de analizar y confirmar cuaacutel fue el mejor ensayo de los experimentos

realizados se tuvo como criterio base determinar la fuente de carbono y su

respectiva concentracioacuten que mejor presencia del compuesto de intereacutes arrojoacute

supuesto a un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

Inicialmente al obtener los anaacutelisis estadiacutesticos se deduce que no existieron

diferencias significativas entre el aacuterea del pico de intereacutes con respecto a todos los

picos arrojados por el cromatograma y los factores estudiados (tipo de sustrato

diacutea de fermentacioacuten y concentracioacuten) puesto que se obtuvieron valores de P-valor

77

de 03310 09580 y 08336 respectivamente es decir no importa queacute tipo de

sustrato se utilice la produccioacuten de alcaloide no tendraacute variaciones (Anexo 9)

Al analizar el graacutefico 21 se puede observar que las medias de las aacutereas halladas

para los diferentes ensayos con glucosa y sacarosa no presentaron diferencias

significativas es decir pertenecen al mismo grupo homogeacuteneo (a) lo que ratifica

lo dicho anteriormente

Tratamiento de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 235916

Media sacarosa (a) 337147

a

a

0

7000

14000

21000

28000

35000

42000

Aacutere

a de

Com

pues

to

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 21 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para las dos fuentes de carbono

Por tal razoacuten fue necesario hacer un anaacutelisis cualitativo de los cromatogramas

obtenidos mediante HPLC el cual se basoacute en la forma del pico arrojado por la

teacutecnica La figura 6 ilustra dicho anaacutelisis

78

Buena resolucioacuten de pico Mala resolucioacuten de pico

(a) (b)

Figura 6 Cromatogramas de dos diferentes fermentaciones de P cubensis que ilustran el criterio de escogencia del mejor ensayo realizado (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

Primero fue necesario observar el tamantildeo del pico y posterior a eacutesto determinar

su resolucioacuten La figura 6 ilustra dos ejemplos el de 50 gL de glucosa el diacutea 13 y

50 gL de sacarosa el diacutea 14 mientras el primero muestra un pico grande y

definido la segunda fermentacioacuten ilustra un pico grande pero poco definido

indicando que en este caso no se resolvioacute correctamente el alcaloide es decir no

se logroacute una buena separacioacuten De esta manera se analizaron los diferentes

cromatogramas para los diacuteas 12 (Anexo 19) 13 (Anexo 20) y 14 (Anexo 21) de

cada fermentacioacuten arrojando diferencias entre los ensayos y llevando a la

conclusioacuten de que la fermentacioacuten que mejores resultados arrojoacute fue la que

conteniacutea 50 gL de glucosa

79

342 Produccioacuten de compuestos producidos por P cubensis cuando el

medio conteniacutea FA

Despueacutes de realizada la fermentacioacuten con glucosa 50 gL y concentraciones de

FA de 05 gL 10 gL y 15 gL se procedioacute de igual manera que en el estudio sin

FA a evaluar cuaacutel de estas tres concentraciones de FA exhibioacute mejor resolucioacuten

del alcaloide

Inicialmente se realizoacute un anaacutelisis estadiacutestico el cual arrojoacute que no existen

diferencias significativas con respecto al aacuterea de pico que en este caso debido al

supuesto representa la Psilocibina y los diacuteas 12 13 y 14 de la fermentacioacuten

Mediante el graacutefico 22 se puede decir que en los uacuteltimos tres diacuteas de las

fermentaciones que conteniacutean FA en el medio no existen diferencias significativas

con respecto al alcaloide de intereacutes obtenido es decir en los tres se produjo el

alcaloide (Anexo 10)

Tratamientos de los uacuteltimos tres diacuteas de fermentacioacuten usando FA

Media diacutea 12 (a) 411758

Media diacutea 13 (a) 413401

Media diacutea 14 (a) 44860

a a a

0

10000

20000

30000

40000

50000

Aacutere

a Co

mpu

esto

Letras diferentes denotan diferencias significativas

Graacutefico 22 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos en los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten

con FA y glucosa

80

Igual que en numeral anterior fue necesario realizar anaacutelisis cualitativo para los

cromatogramas por ende se requirioacute observar el tamantildeo del pico y posterior a

eacutesto determinar su resolucioacuten

Buena resolucioacuten de pico Mala resolucioacuten de pico

(a) (b)

Figura 7 Cromatogramas de dos diferentes fermentaciones de P cubensis que ilustran el criterio de escogencia del mejor ensayo realizado (a) 05 gL

FA (b) 15 gL FA

La figura 7 ejemplifica el anaacutelisis realizado para la seleccioacuten del mejor ensayo

ejecutado Se tienen dos cromatogramas el de 05 gL de FA en el diacutea 13 y el de

15 gL de FA para el mismo diacutea

A todos los cromatogramas obtenidos para los diacuteas 12 (Anexo 19) 13 (Anexo 20)

y 14 (Anexo 21) se realizoacute el mismo anaacutelisis y se concluyoacute que la concentracioacuten

maacutes apropiada para la obtencioacuten de la los compuestos producidos por P cubensis

fue de 05 gL de FA debido a que eacuteste generariacutea una disminucioacuten en los costos

81

35 ESTUDIO PORCENTUAL (AacuteREA) DEL ALCALOIDE REALIZADO PARA

LOS DIFERENTES ENSAYOS

Se calculoacute el porcentaje de aacuterea correspondiente al pico que identificoacute que se

asumioacute como el correspondiente a la Psilocibina gracias a la suposicioacuten realizada

del tiempo de retencioacuten

A continuacioacuten se presentan los valores obtenidos y sus respectivos anaacutelisis para

cada tratamiento

351 Porcentaje de la Psilocibina (suposicioacuten) cuando el medio no conteniacutea

FA

Debido a que no se contaba con un estaacutendar de Psilocibina los resultados

mostrados en la tabla 5 se obtuvieron realizando un porcentaje con respecto a las

aacutereas bajo la curva arrojadas mediante el anaacutelisis de cromatografiacutea de alta

eficiencia (Anexos 19 20 y 21) En dichos anexos se encuentran resaltadas en

negrilla aquellas aeacutereas utilizadas

Tabla 5 Porcentaje de aacuterea hallado mediante HPLC para los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten con concentraciones de 30 gL 50 gL y 70 gL de glucosa

y sacarosa con un tiempo de retencioacuten de 62 y 72 minutos

Diacutea Glucosa

(gL)

Aacuterea

(compuesto

Tr= 62-72)

Sacarosa

(gL)

Aacuterea

(compuesto

Tr= 62-72)

12 30 60650 30 3664

12 50 7396 50 5857

12 70 4816 70 3415

13 30 702 30 2876

13 50 6815 50 4113

13 70 6733 70 5583

14 30 4824 30 2756

14 50 4821 50 2792

14 70 017 70 1429

82

A la hora de analizar los datos de la tabla 5 se puede observar que el mayor

porcentaje de aacuterea se obtuvo cuando se trabajoacute con glucosa como fuente de

carbono y concretamente a una concentracioacuten de 50 gL

Analizando los datos estadiacutesticamente no se obtuvieron diferencias significativas

en cuanto a la produccioacuten del compuesto (aacuterea) con respecto al tipo de sustrato

utilizado durante las fermentaciones es decir es indiferente si se utiliza glucosa o

sacarosa en el cultivo de P cubensis en medio sumergido de Fang-Zhong

El graacutefico 23 ilustra las medias (aacuterea) obtenidas para la produccioacuten de alcaloide en

las dos diferentes fuentes de carbono es decir glucosa y sacarosa exponiendo

un uacutenico grupo homogeacuteneo con medias (produccioacuten de alcaloide) de aacutereas de

219635 y 234391 para glucosa y sacarosa respectivamente (Anexo 11)

Tratamientos de las dos fuentes de carbono usadas sin FA (glucosa y sacarosa)

Media glucosa (a) 219635

Media sacarosa (a) 234391

a

a

2000

2100

2200

2300

2400

Aacuterea

Com

pues

to

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 23 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para cada una de las fuentes de carbono

utilizadas

Aun asiacute estudiando los graacuteficos de HPLC con el criterio mencionado

anteriormente es decir observando el tamantildeo del pico y su resolucioacuten del mismo

83

se observoacute claramente que la presencia del alcaloide (tiempo de retencioacuten

supuesto entre 62 y 72 minutos) fue mejor cuando se trabajoacute con glucosa a una

concentracioacuten de 50 gL debido que presenta el mejor pico

352 Porcentaje de aacuterea de compuestos presentes en P cubensis cuando

el medio conteniacutea FA

Con el fin de observar si la adicioacuten de FA al medio si arrojoacute mejores resultados en

cuanto a la produccioacuten del compuesto presente entre un rango de 62 y 72

minutos como tiempo de retencioacuten se procedioacute a calcular el porcentaje del aacuterea

de intereacutes de acuerdo a las aacutereas arrojadas para cada ensayo por medio del

anaacutelisis de HPLC Los datos obtenidos se ilustran a continuacioacuten en la tabla 6

Tabla 6 Porcentaje hallado mediante HPLC para los uacuteltimos tres diacuteas de la fermentacioacuten con concentraciones de 05 gL 10 gL y 15 gL de FA y 50 gL

de glucosa con un tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos

Diacutea

Glucosa

50 gL +

FA

Aacuterea

(compuesto

Tr=62-72)

12 0 4315

12 05 2931

12 1 6236

12 15 847

13 0 3257

13 05 7549

13 1 4790

13 15 2721

14 0 4822

14 05 3863

14 1 5801

14 15 2102

84

Al detallar la tabla 6 puede observarse que el ensayo que mayor porcentaje de

aacuterea arrojoacute fue el que conteniacutea 05 gL de FA arrojando su maacuteximo porcentaje

correspondiente a 755 el diacutea 13 Aun asiacute las diferencias existentes entre ellos

no fueron significativas

Ahora bien al analizarlos estadiacutesticamente se encontroacute que la produccioacuten del

alcaloide en presencia de FA presentoacute la misma tendencia que los ensayos

analizados anteriormente sin eacutesta pero gracias a que este aminoaacutecido duplico la

cantidad de biomasa y debido a que el compuesto de intereacutes se produce

intracelularmente se afirma que el uso de FA aumentoacute la generacioacuten del

compuesto evaluado (Anexo 12)

El graacutefico 24 presenta las diferentes medias en cuanto al porcentaje de aacuterea del

compuesto presente entre 62 y 72 minutos para los diferentes tratamientos de

glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y sus concentraciones respectivas de FA

Claramente se ve que soacutelo existe un grupo homogeacuteneo lo que reafirma que no

existen diferencias significativas de la produccioacuten con respecto a las

concentraciones de FA

85

Tratamientos con y sin FA

Media 0 gL FA (a) 3122

Media 05 gL FA (a) 2391

Media 10 gL FA (a) 2823

Media 15 gL FA (a) 2113

a

aa

a

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Aacutere

a Co

mpu

esto

Letras diferentes denotan diferencias significativas (prueba LSD)

Graacutefico 24 Aacuterea del compuesto obtenido de P cubensis en tiempo de retencioacuten entre 62 y 72 minutos para cada una de las concentraciones de

FA utilizadas

Debido a que no se encontraron diferencias significativas en cuanto al porcentaje

de aacuterea obtenido mediante los cromatogramas se concluye que el mejor medio es

el que tiene como fuente de carbono glucosa a una concentracioacuten de 50 gL y una

adicioacuten de 05 gL de FA puesto que genera una disminucioacuten en costos

86

CONCLUSIONES

No existen diferencias significativas en el crecimiento micelial de P

cubensis en medio sumergido Fang-Zhong cuando se trabaja con fuentes

de carbono glucosa y sacarosa sin embargo se decide trabajar con 50 gL

de glucosa puesto que eacuteste tiene una buena presencia de alcaloide y a su

vez una mejor produccioacuten de biomasa

La concentracioacuten de glucosa utilizada para el crecimiento de P cubensis

influye en el crecimiento micelial obteniendo concentraciones de biomasa

de 062 gL 055 gL y 048 gL para concentraciones de sustrato de 70 50

y 30 gL de glucosa siendo las dos primeras significativamente diferentes

con respecto a la de 30 gL

La concentracioacuten de sacarosa utilizada para el crecimiento de P cubensis

influye en el crecimiento micelial obteniendo concentraciones de biomasa

de 057 gL 045 gL y 026 gL para concentraciones de sustrato de 70 50

y 30 gL de sacarosa siendo significativamente diferentes entre ellas

La resolucioacuten de los picos obtenidos por RP-HPLC del extracto de P

cubensis fue mayor para las fermentaciones realizadas con una

concentracioacuten de 50 gL de glucosa lo que conllevoacute a utilizarlo al realizar

los ensayos que conteniacutean en el medio FA

La concentracioacuten de biomasa de P cubensis obtenida en cultivo sumergido

en medio Fang-Zhong con glucosa se duplicoacute con la adicioacuten de FA No

obstante no existen diferencias significativas entre las concentraciones de

FA utilizadas

87

El consumo de proteiacutena presentada por P cubensis en medio Fang-Zhong

fue casi del 100 mientras que el consumo de sustrato para el mismo

medio estuvo alrededor del 40

El consumo de sustrato durante el transcurso de las fermentaciones que no

conteniacutean FA en el medio no presentoacute diferencias significativas con

respecto a las dos fuentes de carbono utilizadas Mientras que en aquellas

fermentaciones donde se agregoacute FA al medio siacute existieron diferencias

significativas entre las fermentaciones de 15 y 1 gL de FA con respecto a

los ensayos realizados con 05 gL FA Sin embargo el P cubensis

consumioacute mayor cantidad de sustrato cuando el medio no conteniacutea FA

Se evidencioacute que el P cubensis consumioacute mayor cantidad de proteiacutena

cuando el sustrato utilizado en el medio fue glucosa y a su vez se detecto

que la adicioacuten de FA al medio tuvo como efecto la disminucioacuten en el

consumo de sustrato por parte del microorganismo

El consumo de sustrato y de proteiacutena tuvo un comportamiento similar

puesto que fue consumido permanentemente durante la fase exponencial

para cada uno de los tratamientos realizados es decir las concentraciones

de 30 gL 50 gL y 70 gL de glucosa y sacarosa como fuente de carbono y

de 05 gL 1 gL y 15 gL de FA teniendo como fuente de carbono glucosa

a una concentracioacuten de 50 gL mientras que en la fase estacionaria su

consumo se disminuyoacute permaneciendo casi constante

Despueacutes de realizados los estudios en cuanto a la produccioacuten del

compuesto presente entre 62 y 72 minutos para cada uno de los ensayos

no se evidenciaron diferencias significativas entre las dos fuentes de

carbono utilizadas (glucosa y sacarosa)

88

La adicioacuten del precursor llamado Fenilalanina (FA) al medio sumergido

Fang-Zhong para llevar a cabo el cultivo del P cubensis tuvo influencia en

cuanto a la produccioacuten de compuesto presente entre tiempo de retencioacuten de

62 y 72 minutos debido a que eacuteste duplicoacute la concentracioacuten de biomasa

en el medio se dice entonces que la produccioacuten aumentoacute al ser eacuteste de

produccioacuten intracelular

La resolucioacuten del compuesto presente entre el tiempo de retencioacuten de 62 a

72 minutos se obtuvo mejor en el ensayo que conteniacutea 05 gL de FA y al

saber que no existieron diferencias significativas en la produccioacuten en cuanto

al porcentaje de aacutereas obtenido con respecto a las demaacutes concentraciones

de FA se afirma que eacuteste es el medio que mejores resultados arrojoacute para

el crecimiento de P cubensis y la produccioacuten de Psilocibina

89

RECOMENDACIONES

Se sugiere observar el efecto que tiene la variacioacuten de las revoluciones a

las cuales se realizaron las fermentaciones para ver como variacutea el

crecimiento del P cubensis en medio sumergido Fang-Zhong con respecto

a dicho factor

Debido a que soacutelo se realizaron anaacutelisis sobre el crecimiento del P

cubensis en medio sumergido haciendo uso de dos sustratos diferentes

(glucosa y sacarosa) seriacutea recomendable realizar el mismo anaacutelisis para

otro tipo de sustrato como por ejemplo melaza por su bajo costo

Del mismo modo seriacutea apropiado realizar el estudio con otro tipo de

precursor y en otras concentraciones para ver la incidencia de eacuteste en el

comportamiento del hongo

Se recomienda realizar un escalamiento de dicho proceso en un biorreactor

con el fin de evaluar a mayor escala el crecimiento del P cubensis y la

produccioacuten del alcaloide

Debido a que la proteiacutena se comportoacute como el principal nutriente se sugiere

para una proacutexima investigacioacuten evaluar diferentes concentraciones de

proteiacutena en el medio

90

ANEXOS

Anexo 1 Anaacutelisis de varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa

Tabla 7 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa)

Tabla 8 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa)

91

Anexo 2 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con sacarosa

Tabla 9 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (sacarosa)

Tabla 10 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (sacarosa)

92

Anexo 3 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa y sacarosa

Tabla 11 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa y

sacarosa)

Tabla 12 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa y

sacarosa)

93

Anexo 4 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el crecimiento de biomasa de

las fermentaciones con glucosa 50 gL y FA

Tabla 13 Anaacutelisis de Varianza para el crecimiento micelial (glucosa 50 gL y

FA)

Tabla 14 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el crecimiento micelial (glucosa

50 gL y FA)

94

Anexo 5 Anaacutelisis de varianza (ANOVA) para el consumo de sustrato en las

fermentaciones sin FA

Tabla 15 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Sustrato sin FA

Tabla 16 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Sustrato sin FA

95

Anexo 6 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de sustrato en las

fermentaciones con FA

Tabla 17 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Sustrato con FA

Tabla 18 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Sustrato con FA

96

Anexo 7 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de proteiacutena en las

fermentaciones sin FA

Tabla 19 Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Proteiacutena sin FA

Tabla 20 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Proteiacutena sin FA

97

Anexo 8 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para el consumo de proteiacutena en las

fermentaciones con FA

Tabla 21Anaacutelisis de Varianza para el consumo de Proteiacutena con FA

Tabla 22 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para el consumo de Proteiacutena con FA

98

Anexo 9 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la produccioacuten de Psilocibina en

las fermentaciones sin FA

Tabla 23 Anaacutelisis de Varianza para la produccioacuten de Psilocibina sin FA

Tabla 24 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la produccioacuten de Psilocibina

seguacuten el Sustrato sin FA

99

Anexo 10 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la produccioacuten de Psilocibina en las fermentaciones con FA

Tabla 25 Anaacutelisis de Varianza para la produccioacuten de Psilocibina con FA

Tabla 26 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la produccioacuten de Psilocibina

seguacuten el diacutea con FA

100

Anexo 11 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la cuantificacioacuten porcentual de

Psilocibina en las fermentaciones sin FA

Tabla 27 Anaacutelisis de Varianza para la cuantificacioacuten de Psilocibina sin FA

Tabla 28 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la cuantificacioacuten de Psilocibina

seguacuten el tipo de sustrato sin FA

101

Anexo 12 Anaacutelisis de Varianza (ANOVA) para la cuantificacioacuten porcentual de

Psilocibina en las fermentaciones con FA

Tabla 29 Anaacutelisis de Varianza para la cuantificacioacuten de Psilocibina con FA

Tabla 30 Anaacutelisis Muacuteltiple de Rangos para la cuantificacioacuten de Psilocibina

seguacuten la concentracioacuten con FA

102

Anexo 13 Determinacioacuten de consumo de azuacutecares por el meacutetodo de DNS

(Aacutecido Dinitrosaliciacutelico)

a DNS para glucosa

Pasos para preparar DNS

Disolver 16 gr de NaOH en agua destilada

Adicionar 30 gr de tartrato de Na y K

Aforar a 100 ml con agua destilada

Almacenar en frascos aacutembar a 4degC

Se debe mantener un stock de glucosa 4mgml y almacenarlo a 4degC A partir

de la solucioacuten de glucosa se preparan las soluciones para hacer la curva

patroacuten con las siguientes concentraciones (gL) 025 050 100 200 y 400

Procedimiento

Tomar 05 ml de cada dilucioacuten y agregar 05 ml de reactivo DNS

Preparar una muestra blanco por dilucioacuten de 05 ml de agua destilada a 05

ml de reactivo de DNS

Agitar todas las muestras

Colocar a ebullir las muestras en bantildeo mariacutea por cinco minutos

Enfriar con hielo

Adicionar 5 ml de agua destilada

Agitar y dejar en reposo 15 minutos

Leer en espectrofotoacutemetro a 540 nm

Realizar la curva Absorbancia Vs Concentracioacuten Debe tener un coeficiente

de correlacioacuten de 0991 a 0999

b DNS para sacarosa

Pasos para preparar DNS sacarosa

Preparacioacuten de la solucioacuten Standard stock de sacarosa (30 gL) tomar 30

gr de sacarosa anhiacutedrida grado reactivo con exactitud hasta la deacutecima de

mg disolver ajustar a aforo de 100 ml con agua desionizada empacar en

viales y almacenar en congelador

Preparacioacuten DNS pesar 16 gr de hidroacutexido de sodio grado reactivo 30 gr

de tartrato de sodio y potasio y disolverlos juntos con 50 ml de agua

103

desionizada aparte pesar 10 gr del DNS disolver con 30 ml de agua

desionizada agregar lentamente y con agitacioacuten la solucioacuten del DNS a la

solucioacuten de tartrato y NaOH anteriormente preparadas ajustar a 100 ml

filtrar envasar en frasco aacutembar y rotular con fecha de vencimiento incluida

(3 meses maacuteximo) mantener a la temperatura del laboratorio

Preparacioacuten del reactivo NaOH 10 N (500 ml) pesar con exactitud hasta

la deacutecima de mg 20 gr de NaOH grado reactivo por cada 500 ml de

solucioacuten disolver primero con 300 ml de agua desionizada y luego aforar a

500 ml envasar y rotular correctamente y mantener a la temperatura del

laboratorio

Preparacioacuten de HCL 10 (100 ml) tomar 27 ml de aacutecido clorhiacutedrico al

37 grado reactivo y aforar hasta 100 ml con agua desionizada envasar

rotular correctamente de acuerdo a la norma del laboratorio y almacenar a

la temperatura del laboratorio

Se debe mantener un stock de glucosa 30 gL y almacenarlo a 4degC A partir

de la solucioacuten de glucosa se preparan las soluciones para hacer la curva

patroacuten con las siguientes concentraciones (gL) 3 6 12 18 24 y 30

Procedimiento

Preparar en cada tubo (las soluciones de la curva patroacuten de sacarosa las

muestras problemas diluidas si es necesario y como blanco agua

desionizada) 100microl de solucioacuten

Adicionar 200 microl de HCL 10 a cada tubo y agitar todos los tubos en vortex

Llevar a ebullicioacuten por 10 minutos en bantildeo mariacutea precalentado a 95degC

Enfriar hasta temperatura ambiente raacutepidamente

Adicionar a cada tubo 1 ml de NaOH 10 N y agitar los tubos en vortex

Aparte tomar 05 ml de cada tubo en otros tubos rotulados y agregar 05 ml

del DNS

Agitar todas las muestras en vortex

Llevar a ebullicioacuten por 5 minutos en bantildeo mariacutea precalentado a 96degC

Enfriar hasta temperatura ambiente raacutepidamente

Adicionar 5 ml de H2O desionizada agitar en vortex y dejar reposar por 15

minutos

Leer en espectrofotoacutemetro a 540 nm

Realizar la curva Absorbancia Vs Concentracioacuten Debe tener un coeficiente

de correlacioacuten de 0991 a 0999

104

Anexo 14 Cineacutetica de Consumo de Sustrato

La cineacutetica de consumo de sustrato se realizoacute por el meacutetodo de Aacutecido

Dinitrosaliciacutelico (DNS) Los rangos de concentracioacuten y absorbancia para cada caso

se citan a continuacioacuten

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 02 a 12 gL

Absorbancia de 01234 a 06612

Ecuacioacuten Y = 19174x -00517 R2 = 09923

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron sacarosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 3 a 30 gL

Absorbancia de 00822 a 11112

Ecuacioacuten Y = 25983x + 04857 R2 = 09978

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa 50 gL como sustrato y FA

Concentracioacuten de 02 a 12 gL

Absorbancia de 0097 a 063

Ecuacioacuten Y = 18785x + 00019 R2 = 09986

105

Anexo 15 Determinacioacuten de consumo de proteiacutenas por el meacutetodo de LOWRY

Pasos para la preparacioacuten de LOWRY

Para obtener la curva estaacutendar de Albuacutemina se preparan 5 soluciones

patrones de Albuacutemina en NaCL al 09 (PV) de las siguientes

concentraciones 152 80 200 300 400 Pgml Si la concentracioacuten de

Proteiacutena total es menor de 500 Pgml se lee la absorbancia a 750 nm si

estaacute entre 1000 y 2000 Pgml se lee a 550nm

Se prepara un blanco que no lleva Albuacutemina y en su reemplazo se adiciona

0-5 ml de solucioacuten salina (NaCL) al 09 (PV) Se aplica el mismo

procedimiento que a las demaacutes muestras

Procedimiento

Servir en tubos de ensayo 05 ml de las soluciones patroacuten de Albuacutemina las

muestras problema y NaCL al 09 como blanco Deben estar marcados

para conservar el orden de concentraciones para la curva

Adicionar a cada tubo 05 ml de NaOH 2N y llevar al bantildeo Mariacutea

precalentado a 100degC por un tiempo de 10 minutos

Dejar enfriar hasta que alcance la Temperatura Ambiente

Agregar a cada tubo 5 ml de la solucioacuten complejante mezclar y dejar

reposar por 10 minutos

Adicionar 05 ml del reactivo de Folin-Ciocalteu 11 vortexiar durante 20

segundos

Reposar en un cuarto oscuro durante 30 minutos

Leer la absorbancia a 750 nm y con las soluciones patroacuten construir la

graacutefica Absorbancia Vs Concentracioacuten de Albuacutemina Seacuterica de Bovina

(BSA) con eacutesta se puede determinar la concentracioacuten de las muestras

problema interpolando el valor de la Absorbancia La curva estaacutendar debe

tener un coeficiente de correlacioacuten de 0991 a 0999

106

Anexo 16 Cineacutetica consumo de Proteiacutena

La cineacutetica de consumo de proteiacutena se realizoacute por el meacutetodo LOWRY Los rangos

de concentracioacuten y absorbancia para cada caso se citan a continuacioacuten

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00094 a 05382

Ecuacioacuten Y = 07427x ndash 00021 R2 = 09955

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron sacarosa (30 gL 50 gL y 70 gL) como sustrato

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00374 a 06178

Ecuacioacuten Y = 06567x ndash 00166 R2 = 09968

Rangos de concentraciones y absorbancias para las fermentaciones que

usaron glucosa 50 gL como sustrato y FA

Concentracioacuten de 0016 a 04 gL

Absorbancia de 00708 a 04647

Ecuacioacuten Y = 09814x ndash 00581 R2 = 09992

107

Anexo 17 Prueba de reactivo de Dragendorff

Preparacioacuten de reactivo de Dragendorff para alcaloides

Reactivo de Dragendorff se prepara mezclando 8 gr de nitrato de bismuto

pentahidratado en 20 ml de aacutecido niacutetrico al 30 con una solucioacuten de 272 g de

yoduro de potasio en 50 ml de agua Se deja en reposo por 24 horas se decanta y

se afora a 100 ml La presencia de alcaloides se detecta por la formacioacuten de un

precipitado naranja rojizo cuando se le adiciona esta reactivo a una solucioacuten aacutecida

de alcaloides De los precipitados lavados se puede recuperar los alcaloides con

una solucioacuten saturada de carbonato de sodio (Mercano y Hasegawa 1991)

La figura mostrada a continuacioacuten refleja la presencia del alcaloide debido a la

coloracioacuten amarillo-rojiza que eacutesta sufrioacute

Figura 8 Muestra de biomasa una vez analizada mediante el reactivo de Dragendorff

108

Anexo 18 Barrido Espectral para el Psilocybe cubensis

La metodologiacutea mencionada a continuacioacuten estaacute basada en artiacuteculo base

(Tsujikawa et al 2003)

El Sistema de HPLC consiste en un Shimadzu LC-10ordf Series Cromatografiacutea

Liacutequida equipada con un diodo SPD-M10A detector de red fija en 220nm La

separacioacuten cromatograacutefica ser realizoacute con una columna simeacutetrica C18 (21 mm a

150 mm 5mm Waters Assoc Milford EEUU

La fase moacutevil utilizada fue de 10 mm de formato de amonio-aacutecido foacutermico (955

VV) a un pH de 35 y bombeado a un caudal de 02 mlminuto

El perfil cromatograacutefico obtenido durante la investigacioacuten de Tsujikawa et al

(2003) se muestra en le figura 6 que aparece a continuacioacuten

Figura 9 Perfil cromatograacutefico (Tsujikawa et al 2003)

109

Anexo 19 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 12 de fermentacioacuten

Tabla 31 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 30gL glucosa y

30gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 2957 3837

Glucosa 30 6838 474753

Glucosa 30 9144 47256

Glucosa 30 9489 16822

Glucosa 30 10124 224349

Sacarosa 30 6538 143772

Sacarosa 30 7234 269458

Sacarosa 30 9721 33646

Sacarosa 30 11845 24384

(a) (b)

Graacutefico 25 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

110

Tabla 32 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 0524 319

Glucosa 50 6298 5991

Glucosa 50 7172 237042

Glucosa 50 9144 16387

Glucosa 50 10009 6077

Sacarosa 50 169 24011

Sacarosa 50 3105 28573

Sacarosa 50 6916 112166

Sacarosa 50 9136 4057

Sacarosa 50 9933 8821

Sacarosa 50 10398 13872

(a) (b)

Graacutefico 26 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

111

Tabla 33 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 7217 168598

Glucosa 70 9145 9977

Glucosa 70 997 80558

Sacarosa 70 6803 287387

Sacarosa 70 7517 131049

Sacarosa 70 7775 4434

Sacarosa 70 7871 77109

Sacarosa 70 823 96239

Sacarosa 70 9039 5114

Sacarosa 70 9778 25394

(a) (b)

Graacutefico 27 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

112

Tabla 34 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 12 para concentraciones de 50gL y glucosa

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 0818 4722

Glucosa 50 05 2423 52579

Glucosa 50 05 3502 88765

Glucosa 50 05 6137 16009

Glucosa 50 05 6722 275258

Glucosa 50 05 733 226399

Glucosa 50 05 8339 65139

Glucosa 50 05 9101 36797

Glucosa 50 05 9815 130883

Glucosa 50 1 1105 743

Glucosa 50 1 2746 2701

Glucosa 50 1 4304 80304

Glucosa 50 1 6167 19649

Glucosa 50 1 6794 51753

Glucosa 50 1 8282 82997

Glucosa 50 1 9116 38659

Glucosa 50 1 9899 136953

Glucosa 50 15 1198 3313

Glucosa 50 15 2937 37875

Glucosa 50 15 4332 51079

Glucosa 50 15 614 25602

Glucosa 50 15 6737 668905

Glucosa 50 15 8209 107332

Glucosa 50 15 9602 38902

Glucosa 50 15 9752 139613

Diacutea 12

(a) (b)

(c)

Graacutefico 28 Cromatograma del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL

FA

113

Anexo 20 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 13 de fermentacioacuten

Tabla 35 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 30gL glucosa y

30gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 0225 1155

Glucosa 30 2847 699

Glucosa 30 4043 1038

Glucosa 30 6231 4994

Glucosa 30 6787 295182

Glucosa 30 7462 241146

Glucosa 30 9066 51836

Glucosa 30 10004 158746

Sacarosa 30 1734 135

Sacarosa 30 5838 1857

Sacarosa 30 6803 147867

Sacarosa 30 7305 30464

Sacarosa 30 7599 174643

Sacarosa 30 9107 8564

Sacarosa 30 9897 104278

(a) (b)

Graacutefico 29 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

114

Tabla 36 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 1408 13982

Glucosa 50 6949 331449

Glucosa 50 9012 25201

Glucosa 50 9936 27216

Sacarosa 50 1543 7293

Sacarosa 50 6813 437765

Sacarosa 50 9085 35897

Sacarosa 50 10049 184461

(a) (b)

Graacutefico 30 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

115

Tabla 37 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 70gL glucosa y

70gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 1456 3223

Glucosa 70 2985 2423

Glucosa 70 54 7586

Glucosa 70 6262 5149

Glucosa 70 7151 248331

Glucosa 70 9039 19346

Glucosa 70 9929 4906

Glucosa 70 11051 33698

Sacarosa 70 0437 342

Sacarosa 70 1428 812

Sacarosa 70 2948 2191

Sacarosa 70 5473 4854

Sacarosa 70 6286 5336

Sacarosa 70 6848 3649

Sacarosa 70 733 11383

Sacarosa 70 9073 1018

Sacarosa 70 9878 11072

Sacarosa 70 10267 18797

(a) (b)

Graacutefico 31 Cromatogramas del diacutea 13 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 70 gL

glucosa (b) 70 gL sacarosa

116

Tabla 38 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL y glucosa

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 4067 22222

Glucosa 50 05 7379 55573

Glucosa 50 05 902 19513

Glucosa 50 05 9716 119261

Glucosa 50 05 1173 19427

Glucosa 50 1 0793 14776

Glucosa 50 1 2868 28537

Glucosa 50 1 6224 1206

Glucosa 50 1 6782 571299

Glucosa 50 1 8303 92665

Glucosa 50 1 9081 30371

Glucosa 50 1 9738 168959

Glucosa 50 1 11813 27921

Glucosa 50 15 0412 269

Glucosa 50 15 2482 14692

Glucosa 50 15 3486 91059

Glucosa 50 15 6039 6892

Glucosa 50 15 6627 216986

Glucosa 50 15 7216 260795

Glucosa 50 15 8112 65776

Glucosa 50 15 8888 19083

Glucosa 50 15 9497 37812

Glucosa 50 15 9839 65922

Glucosa 50 15 11655 7331

(a) (b)

(c)

Graacutefico 32 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL

FA

117

Anexo 21 Cromatogramas (HPLC) del diacutea 14 de fermentacioacuten

Tabla 39 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 30gL glucosa y 30

gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 30 1054 181

Glucosa 30 2553 8939

Glucosa 30 6219 7557

Glucosa 30 6585 77083

Glucosa 30 7158 285069

Glucosa 30 8987 33875

Glucosa 30 9848 87461

Glucosa 30 10694 52151

Glucosa 30 12482 7992

Glucosa 30 12943 23064

Glucosa 30 1493 5948

Sacarosa 30 7309 7075

Sacarosa 30 9984 1680

Sacarosa 30 10442 15395

Sacarosa 30 11211 8511

Sacarosa 30 13405 3398

(a) (b)

Graacutefico 33 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 30 gL

glucosa (b) 30 gL sacarosa

118

Tabla 40 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 2029 8318

Glucosa 50 6257 5782

Glucosa 50 6875 306684

Glucosa 50 9068 22819

Glucosa 50 9808 92492

Glucosa 50 12113 8823

Glucosa 50 12752 23988

Sacarosa 50 1036 3783

Sacarosa 50 2356 7005

Sacarosa 50 653 44831

Sacarosa 50 6657 127617

Sacarosa 50 7264 66908

Sacarosa 50 7464 255141

Sacarosa 50 9035 26172

Sacarosa 50 9458 28427

Sacarosa 50 9889 37574

Sacarosa 50 10312 140881

Sacarosa 50 12335 13391

Sacarosa 50 1292 17066

(a) (b)

Graacutefico 34 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 50 gL

glucosa (b) 50 gL sacarosa

119

Tabla 41 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en

medio Fang-Zhong en el diacutea 14 para concentraciones de 70gL glucosa y

70gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 70 6257 5879

Glucosa 70 6373 145551

Glucosa 70 7015 68223

Glucosa 70 7199 9085

Glucosa 70 735 265755

Glucosa 70 9014 4642

Glucosa 70 9877 97804

Glucosa 70 107 67421

Glucosa 70 12625 26231

Glucosa 70 1305 65607

Sacarosa 70 2283 4683

Sacarosa 70 5191 93

Sacarosa 70 6304 3719

Sacarosa 70 6795 136542

Sacarosa 70 726 29869

Sacarosa 70 7515 75545

Sacarosa 70 7872 119563

Sacarosa 70 9166 1244

Sacarosa 70 9658 23096

Sacarosa 70 9871 25866

Sacarosa 70 10421 105108

Sacarosa 70 12347 11115

Sacarosa 70 12861 35503

Sacarosa 70 14272 3676

(a) (b)

Graacutefico 35 Cromatogramas del diacutea 14 para el P cubensis cultivado en medio

sumergido Fang-Zhong con dos diferentes tipos de sustratos (a) 70 gL

glucosa (b) 70 gL sacarosa

120

Tabla 42 Aacutereas obtenidas de los cromatogramas para el P cubensis en medio Fang-Zhong en el diacutea 13 para concentraciones de 50gL glucosa y

50gL sacarosa

SustratoConcentracioacuten

(gL)

Tiempo

(s)Aacuterea

Glucosa 50 05 0123 173

Glucosa 50 05 0699 7584

Glucosa 50 05 2594 2742

Glucosa 50 05 6104 11663

Glucosa 50 05 6616 487848

Glucosa 50 05 7235 287918

Glucosa 50 05 8183 135793

Glucosa 50 05 8903 5143

Glucosa 50 05 9484 66817

Glucosa 50 05 9679 168855

Glucosa 50 05 11671 4216

Glucosa 50 1 0345 295

Glucosa 50 1 2654 11981

Glucosa 50 1 412 45301

Glucosa 50 1 6111 12626

Glucosa 50 1 6757 526655

Glucosa 50 1 8093 104277

Glucosa 50 1 894 25251

Glucosa 50 1 9643 158685

Glucosa 50 1 11666 22779

Glucosa 50 15 0353 283

Glucosa 50 15 2522 15272

Glucosa 50 15 3577 83963

Glucosa 50 15 6668 47137

Glucosa 50 15 7304 371442

Glucosa 50 15 8226 117611

Glucosa 50 15 8923 61949

Glucosa 50 15 9657 19618

Glucosa 50 15 11668 35606

(a) (b)

(c)

Graacutefico 36 Cromatogramas del diacutea 12 para el P cubensis cultivado en medio sumergido Fang-Zhong con fuente de carbono glucosa y adicioacuten de

fenilalanina en tres concentraciones (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL FA (a) 05 gL FA (b) 1 gL FA (c) 15gL FA

121

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