1. Proyecto final
“Cultivo de hongos utilizando como sustrato subproductos del café”
Proyecto II extensión café
Docente: Johana Imbacuan Cárdenas
Carlos Andrés Rojas
Johana Marcela Salazar Arias
Universidad de Caldas
Manizales julio 2 de 2012

2. RESUMEN
La revisión bibliográfica acerca de la asimilación de la cafeína por parte del
Pleurotus deja varias dudas sobre su ruta metabólica, despertando el interés por
resolver inquietudes, como, si esto se debe a la variedad fisiológica dentro de la
misma especie variando de una parte del mundo a otra, habiendo diferentes
comportamiento de las cepas, o se puede deber a la concentración de cafeína de
los residuos a tratar, conociendo también que los residuo varían en composición,
ya que las formas de cultivo cambian de un lugar a otro.
El Pleurotus es un hongo ampliamente tratado y producido en la planta de
bioprocesos de la universidad, lo que facilitaría un posible estudio de las
características anteriormente nombradas, también estamos en una zona de cultura
cafetera, donde los residuos del café, abundan, ya que muy pocas veces
encuentran aprovechamiento en sus lugares de producción, terminando tiradas al
medio ambiente y ocasionando daños ecológicos.
Aunque se han realizado estudios sobre este fenómeno, los resultados son
contradictorios, ya que algunos en sus investigaciones, no encuentran cafeína de
la matriz del hongo, como otros aseguran que la cafeína queda en la composición
del hongo, cabe destacar que unos han utilizado borra de café que tiene menor
contenido de cafeína que la cascarilla o pulpa de café, por lo cual podría ocurrir un
fenómeno de saturación por el hongo que no permita procesar o metabolizar
ciertas concentraciones de cafeína, dejando en definitiva mucha incertidumbre.
Hallar las características de las cepas de Pleurotus procesadas en la planta de
bioprocesos, sería un aporte más para resolver este dilema, ya que de cualquier
forma, si los hongos incorporan cafeína a su composición se podría estudiar que
otros componentes se podrían adherir a su matriz, y si no habría un antecedente
más sobre la metabolización de cafeína, y esta vez en un sustrato con mayor
concentración de cafeína como es la pulpa de café, lo que iría acortando la brecha
para resolver esta incógnita.

3. JUSTIFICACION
En el beneficio del café y en la preparación de café como bebida, son muchos los
residuos que pueden ser aprovechados para ser reinsertados en la cadena, como
fertilizantes o abono, o para producir nuevos productos que sean de valor
agregado que se pueden utilizar tanto en la industria farmacéutica o alimentaria, y
que ayudan a mejorar la calidad ecológica en los procesos que conlleva el café, ya
que muchos de estos residuos no encuentran un mejor uso que ser quemados
para producir calor pero ocasionando liberaciones de gases que dañan el medio
ambiente o simplemente descomponiéndose al ambiente y acidificando el suelo y
ocasionando malos olores.
El uso de pulpa de café puede ser mejor aprovechado como medio de cultivo para
la producción de hongos que están bien avaluados en el mercado como el
Pleurotus o el Ganoderma, por una parte el pleurotus es muy apetecido como
hongo comestible, y el ganoderma por sus propiedades medicinales, ambos son
estudiados en el centro de biotecnología de la universidad. En otro caso el estudio
de fermentaciones en solido ha mostrado un gran aprovechamiento del tegumento
o piel plateada de café que se observa al retirar al pergamino y de los posos de
café que es el residuo solido que queda después de realizar la lixiviación del café
para la obtención de la bebida, generando compuestos fenolicos que sirven de
antioxidantes, a través del uso de hongos que fermentan estos residuos.
El uso de residuo en procesos biotecnológicos puede ser más agradecido que en
procesos de enriquecimiento de suelos, ya que los microorganismos no demandan
grandes cantidades de nitrógeno como lo requiere el suelo para dar un buen
rendimiento, por otra parte estos residuos son ricos en carbohidratos y otros
compuestos que son aprovechados por microorganismos, por lo tanto el estudio
del uso de estos residuos en procesos de fermentación para generar biomasa u
otros compuestos abre una ventana para disminuir la contaminación que conlleva
eliminar estos residuos y para generar una fuente de ingresos con valor agregado
a través de los productos que se puedan obtener.
Es por esto que surgió la necesidad de buscar una alternativa para disminuir la
contaminación de suelos que es alta debido a la gran producción de café ya que
del total del café recolectado solo es aprovechado un porcentaje muy bajo
comparado con la cantidad desechada, además del problema ambiental que se
trataría con esta opción, tenemos la posibilidad de darle un valor agregado a un
subproducto de café como lo es la producción de hongos comestibles de alto valor
nutricional que pueden ser incluidos en la dieta de las personas.

4. ANTECEDENTES
El estudio que nos concierne es la incorporación de cafeína en el hongo de género
Pleurotos utilizando como sustrato cascarilla de café, de allí que se hayan
encontrado varios artículos que hablan sobre la degradación o metabolización de
la cafeína por algunas cepas de Pleurotus y otros hongos como Rhizopus o
Aspergillus a partir de sustratos como pulpa de café o posos de café (residuos de
la lixiviación del café), y por otra parte, artículos que hablan de la incorporación de
la cafeína sin metabolizar o degradar en la masa fructífera del Pleurotus, lo cual es
muy interesante ya que si esto ocurre con la cafeína, tal vez haciendo uso de otros
sustratos con un componente de alto valor nutricional, el hongo lo pueda
incorporar, sin metabolizarlo.
El primer estudio a revisar es uno de la Universidad Nacional de Colombia, en el
cual se estudio la incorporación de cafeína en Pleurotus sajor-caju usando como
sustrato pulpa de café, en cual se observo que la cafeína no fue degrada por el
hongo sino incorporada en su fructificación, haciendo determinación por
espectroscopia infrarroja, HPLC o de masas, se observo un contenido de 7.08%, a
comparación de otros metabolitos estudiados, estando esta en gran abundancia a
comparación de los demás. Otro estudio que apoya la incorporación de cafeína en
los cuerpos fructíferos en vez de su degradación es el de Salmones, Mata y
Waliszewski, en el cual estudiaron Pleurotus y utilizaron también pulpa de café
como sustrato, y en el cual hallaron concentraciones de cafeína en los cuerpos
fructíferos entre 0,17% y 0,22%.
Por otra parte hay estudios que muestran que si hay degradación de cafeína, por
ejemplo el de Garcia, et al., en el cual estudian la producción de Lacasa que es
una enzima del hongo Pleurotus que sirve para degradar compuestos
lignocelulosicos, y en cual utilizaron como sustrato para el hongo pulpa de café, y
observaron una remoción de cafeína con respecto a la cafeína inicial del 15% al
24% debiéndose quizá a que la cafeína podría ser un inductor de la producción de
Lacas y otras enzimas. Otro estudiado realizado por Job, analizando Pleurotus
Ostreatus y utilizando borra o posos de café como sustratos, mostro una
degradación de la cafeína disminuyendo la cafeína inicial del sustrato en un
59,6%, atribuyendo este resultado a la variación del comportamiento fisiológico
que puede existir al interior de una misma especie.
Estos antecedentes muestran que respecto a la degradación o a la incorporación
de cafeína en el genero Pleurotus, podría depender de la cepa utilizada en si, por
lo cual seria interesante ver el comportamiento de los hongos producidos en la
planta de bioprocesos de la universidad, utilizando cascarilla de café como
sustrato, y conocer su comportamiento respecto a la desintoxicación de residuos
de café, dando paso también a una comparación con un tratamiento a base de
sustrato de posos o borra de café, ya que se sabe que los posos de café tienen
menos contenido de cafeína inicial que la cascarilla, dándose un posible fenómeno
de saturación en el hongo que predetermine su disposición a incorporar o
degradar cafeína dependiendo de la concentración inicial de la misma.

5. MARCO TEÓRICO
En el proceso de cultivo e industrialización del café, solamente se aprovecha el
5% del peso del fruto fresco en la preparación de la bebida, el 95% restante está
representado por residuos. Los principales subproductos que se generan en el
proceso de beneficio e industrialización del fruto de café y en los procesos de
renovación del cultivo son: la pulpa, el mucílago, el cisco, las pasillas, la borra y
los tallos de café. La eliminación de estos residuos constituye un problema
ambiental, ya que la pulpa y el mucílago (que se eliminan en mayor proporción)
representan casi el total de la contaminación del agua (expresada en términos de
Demanda Química de Oxígeno o DQO) al ser desechados con el agua de lavado.
De ahí que exista la preocupación por buscar alternativas para una disposición
sustentable de los residuos y darles un aprovechamiento, como es el caso de la
obtención de biomasa. Este término, también conocido como “proteína unicelular”,
se refiere al producto obtenido por bacterias, levaduras, algas y hongos crecidos
por procesos fermentativos en desechos orgánicos para el aprovechamiento y
valorización de la pulpa de café y evitar su impacto ambiental negativo, se ha
investigado la producción de hongos comestibles de los géneros Pleurotus,
Lentinula y Ganoderma los cuales son muy apreciados por su gran valor nutritivo y
medicinal.
El cultivo de hongos comestibles por fermentación sólida reporta grandes ventajas,
por ser la forma más eficiente de conversión de desechos vegetales en alimento
humano de alto valor nutricional por el contenido de proteínas que posee; además,
el alimento obtenido es considerado una comida agradable debido a su textura y
sabor, el residuo producido puede ser utilizado de numerosas formas, tales como
producción de biogás, mejoradores de suelo, lombricultura, alimento animal,
etcétera, representa un papel vital en la ecología del ciclo del carbono en la
naturaleza.
Los materiales elegibles para ser utilizados en la preparación de sustratos para el
cultivo de Pleurotus sp. Deben poseer propiedades, tales como buena
disponibilidad en cantidad y continuidad, conocimiento de las características
fisicoquímicas, regularidad en la composición fisicoquímica, localización fácil y
cercana, facilidad de transporte y manejo. El micelio de este hongo puede crecer
en una temperatura entre 0 y 35 °C, con temperatura óptima de 30 °C, y en un
rango de pH entre 5,5 y 6,5, se ha observado que después de cosechar los
cuerpos fructíferos de P. ostreatus en los materiales usados como sustratos las
cantidades finales de hemicelulosa, celulosa y lignina se han reducido en un 80%
sugiriendo que todos los materiales que contienen estos compuestos, pobres en
nitrógeno pueden ser usados como sustratos para Pleurotus spp.
El cultivo de los hongos del género Pleurotus spp., tiene un gran atractivo debido
principalmente a:

6. • Producen proteínas de alta calidad sobre un sustrato que consiste en materiales
de desecho de carácter lignocelulosico, materiales producidos en gran cantidad en
la actividad agrícola. A pesar de que la calidad de las proteínas de los hongos no
es tan alta como la proteína animal, se considera que la producción de ésta es
más eficiente en términos de costos, espacio y tiempo.
• El sustrato que queda después de la cosecha del hongo llamado compost
agotado, puede ser usado como sustrato para hongos de otros géneros, como
forraje para ganado, como acondicionador del suelo o fertilizante y en
biorremediación.
• Presencia de componentes medicinales en los hongos.
En cuanto a características alimenticias de los hongos del género Pleurotus spp.
se destaca su sabor, altas cantidades de proteína, fibra dietética, carbohidratos,
minerales (fósforo, hierro, calcio), vitaminas (riboflavina, tiamina, ácido ascórbico y
niacina), ácido linoleico, así como bajas concentraciones de grasas. El contenido
de proteína cruda (% en peso seco) de P. ostreatus oscila entre 10,5 a 30,4%, y la
calidad biológica de estas proteínas en términos de contribución nutricional para la
dieta humana es alta.

7. OBJETIVOS
Objetivo general
Desarrollar un medio de cultivo para hongos aprovechando los residuos de
la cadena de café.
Objetivos específicos
Conocer los requerimientos nutricionales para el cultivo del hongo.
Determinar el contenido de cafeína retenida por los hongos utilizando dos
formulaciones diferentes para el medio de cultivo.
Analizar el efecto que tienen los diferentes componentes de la formulación
del cultivo en la incorporación de constituyentes del sustrato utilizado (pulpa
de café).
Evaluar la eficiencia del sustrato utilizado según la composición nutricional
del hongo.
Determinar el rendimiento comparando la cantidad de residuos que pueden
ser aprovechados para obtener medios de cultivos con la cantidad
desechada.

8. HIPOTESIS
La incorporación de cafeína en la composición de Pleurotus dependerá de la
concentración de cafeína en el sustrato y de la cepa utilizada, suponiendo que
habrá incorporación de cafeína, ya que el estudio realizado por la Universidad
Nacional de Colombia, mostro este resultado, y que la cepas sean de similar
procedencia, además de que el sustrato es el mismo que se utilizo en ese estudio
o sea pulpa de café, sin embargo no está demás considerar la variación fisiológica
entre cepas del mismo género, por lo cual se podría obtener un resultado adverso,
o que la concentración de cafeína en la pulpa utilizada sea muy baja, logrando
resultados como el obtenido por Job en donde hubo una metabolización de la
cafeína.

9. METODOLOGÍA
Los residuos que se evaluaran como sustratos para el cultivo se recolectaran de
las empresas productoras de café en Caldas que proveen la planta de bioprocesos
de la universidad (descafecol, cenicafe)
Se emplearan dos formulas para el cultivo del hongo y una formula testigo sin
pulpa de café, con las cuales se evaluaran los comportamientos del hongo como
la retención de cafeína y la composición nutricional final.
Formulación 1:
2% de CaCO3
20% salvado de maíz
23.4% pulpa de café
54.6% bagazo de caña
Formulación 2:
2% CaCO3
20% salvado de maíz
23.4% bagazo de caña
54.6% pulpa de café
Formulación testigo
2% CaCO3
20% salvado de maíz
78% bagazo de caña
A continuación se detallan cada una de las etapas involucradas en el proceso de
producción:
1. Producción de blanco o semilla
La semilla del hongo se obtiene a partir de cultivos puros que se mantienen crio
conservados en agar y nitrógeno liquido. De estos cultivos se transfiere el micelio
a tubos de ensayo que contiene agares nutritivos, y de allí a cajas de petri o
botellas planas que contienen agar como sustrato, para incrementar el micelio.
Luego se prepara la semilla utilizando granos de cereales (en este caso maíz). El
procedimiento consiste en hidratar mediante calor el grano del cereal hasta un
humedad del 45%. Seguidamente se llenan bolsas de polipropileno de calibre 2
(de 15.5 cm x 23 cm) que son resistentes al calor, con 500g del cereal hidratado y
se someten a esterilización durante 20 minutos a 121ºC. el material se deja enfriar
y luego se siembra el micelio multiplicado en el agar. En la parte superior de la
bolsa se coloca un pedazo de algodón amarrado con fibra, para permitir el
intercambio de aire y facilitar el crecimiento del micelio. Esta etapa tiene una
duración de aproximadamente 3 semanas. Al final de este tiempo el cereal queda
cubierto con el micelio del hongo (coloración blanca) y listo para ser utilizado.
2. Adecuación del sustrato

10. La pulpa de café utilizada para el cultivo debe estar fresca ( máximo 72 horas de
despulpado) la pulpa de café proveniente del beneficio ecológico presente un alto
contenido de azucares que deben ser retirados, ya que interfieren el desarrollo
micelial del hongo que favorecen establecimiento de otros microorganismos
(bacterias y levaduras); por tanto, se hace necesaria una adecuación del sustrato.
Lo más recomendado, desde el punto de vista técnico y económico, es utilizar el
sistema anaerobio. Para ello se empaca la pulpa fresca en costales de fibra a
razón de 25 kg/costal y se prensa, con el fin de retirar azucares por vía mecánica y
evitar la utilización de agua que incrementaría los residuos líquidos por tratar. El
prensado se realiza con una prensa manual y hasta que se recolecten unos 8 litros
de drenado, lo que se busca con esto es obtener en la pulpa una humedad final
del 80%, quedando el sustrato listo para la inoculación con la semilla del hongo.
3. Inoculación
Consiste en adicionar la semilla del hongo al sustrato ya preparado. Se debe
realizar en un sitio cerrado, sobre un mesón previamente desinfectado con alcohol
para evitar que se presente contaminación en la fase de establecimiento micelial.
La pulpa se retira de los costales y se extiende sobre el mesón y se le adiciona la
semilla en una relación del 2% (2 kg de semilla por cada 100 kg de sustrato de
siembra), el bagazo de caña y CaCO3 según los porcentajes para cada
formulación. Se realiza la mezcla manual y se empacan aproximadamente 2 kg en
bolsas de polietileno de calibre 2, de 30cm x 40 cm, teniendo cuidado de que el
material quede bien compactado. Luego se amarra con fibra y se hacen
perforaciones bien distribuidas alrededor de la bolsa (aproximadamente 60)
utilizando una lezna. De esta forma se proporciona al micelio condiciones físicas y
de intercambio gaseoso que le asegure su buen desarrollo.
4. Incubación
En esta fase se consigue que el micelio invada totalmente el sustrato. Se debe
realizar en un cuarto cerrado, seco y oscuro. Las bolsas pueden acomodarse en
estanterías metálicas, de madera, o colocarlas en el suelo.
Se recomienda espolvorear carbonato de calcio (CaCO3) sobre las superficies de
incubación para prevenir el asentamiento de hongos competidores y la presencia
de insectos indeseados. Además, instalar una escotilla de ventilación que permita
un cambio natural de aire. La duración de esta etapa oscila entre 3 y 4 semanas,
tiempo en el cual el sustrato se torna blanco.
5. Fructificación
Una vez el sustrato es invadido por el micelio del hongo es necesario cambiar las
condiciones del cultivo, aumentando la humedad relativa y las condiciones de
luminosidad para inducir la formación de los cuerpos fructíferos (hongos). La
bolsa se abre (retirando la fibra) y se humedece al igual que el piso del cuarto,
para con ello asegurar una humedad relativa superior al 90%. Debe permitirse la
entrada de luz diurna. En esta etapa se recomienda hacer cambios de aire a razón
de 350 m3
por tonelada de sustrato. Aproximadamente a la semana de
proporcionar estas condiciones aparecen las primeras estructuras del hongo y en
este momento se retira la bolsa por completo.

11. 6. Cosecha
Los primeros hongos se cosechan aproximadamente al mes de haberse realizado
la inoculación. Se pueden recolectar entre 4 y 5 cosechas en la etapa de
producción, que tiene una duración aproximada de 45 días.
Luego de recolectado el hongo este es deshidratado (secado) y molido para su
posterior análisis y comercialización.
El rendimiento del cultivo se mide en términos de eficiencia biológica, que se
define como el peso en gramos de hongos frescos cosechados por cada 100
gramos de sustrato seco.
Para de determinación de cafeína se utilizara el método de espectroscopia UV-
vis:
Espectro de absorción UV-Vis
El espectro de absorción de una molécula en solución es la representación gráfica
de la probabilidad de absorción de radiación luminosa por sus cromóforos con
respeto a la longitud de onda. Constituye una característica propia de la molécula
que depende de sus propiedades estructurales y del disolvente.

12. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
ACTIVIDAD
TIEMPO EN SEMANAS AÑO: 2012-2
AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
Formulación de producto, costos de la
materia prima. X X
Análisis de la cantidad de producto q se
va a producir X
Instalación del Montaje
X
Iniciación de proyecto: preparación de
sustrato
X X X
Inoculación e incubación X X X X
Fructificación X
Primera Cosecha X
Segunda cosecha X
Secado X
Molido X
Determinación de cafeína y análisis
bromatológico
X

13. RESULTADOS O PRODUCTOS ESPERADOS
Debido a que la finalidad del proyecto planteado es obtener a partir de un
subproducto de café como lo es la cascarilla, un medio de cultivo ideal para el
crecimiento de hongos del genero pleurotus, se espera que el hongo pueda crecer
en este medio y de este modo llevar a cabo los análisis respectivos con respecto
al contenido de cafeína en sus estructuras y de esta manera evaluar si es posible
que el hongo pueda incorporar o no otros compuestos, así mismo la expectativa
es evaluar la cantidad de cafeína que puede ser retenida por el hongo según las
variaciones en la formulación del medio en el cual será inoculado.
Se espera de igual forma obtener un buen rendimiento en el cultivo de hongos y
que pueda ser aprovechado lo suficientemente el sustrato para así ofrecer un
porcentaje bajo de contaminación del medio ambiente y poder utilizar los
desechos de este cultivo como piensos para animales y o en compostaje lo que se
pretende es realizar un estudio en hongos para explorar nuevas formas de cultivo,
reducir la contaminación y aprovechar los residuos.
POTENCIALES BENEFICIADOS
El hongo del genero Pleurotos es ampliamente utilizado en la actualidad como una
fuente nutricional por sus cualidades, de las cuales cabe destacar el alto contenido
en proteínas (entre 23% y 30%) y vitaminas (destacando las vitaminas
constituyentes del complejo B), y antioxidantes, lo cual lo hace una fuente integral
de nutrientes para al organismo, la cual podría ser una posible respuesta a los
problemas de desnutrición que se generan por no poseer alimentos que cumplan
en gran medida con las exigencias del cuerpo, además de la demanda de residuos
osea bajos costos en los nutrientes a disponer en su desarrollo.
Por otro parte los residuos agroindustriales generados en la industria del café,
muchas veces no pueden ser reutilizados en piensos, y su desecho al medio
ambiente causa gran contaminación, por sus componentes anti fisiológicos como
la cafeína o los taninos, que resultan contraproducentes al medio, también por
esta razón es que no se pueden utilizar los residuos de café como sustrato para
otros cultivos microbiológicos, ya que la cafeína puede resultar toxica para otros
microorganismos, por esto es que resulta la necesidad de utilizar los hongos de
pudrición blanca como el Pleurotos, que degradan estos compuestos a niveles
mínimos en esta clase de residuos, y los hacen procesables para la alimentación
de animales, o para un descargue al medioambiente más amable, siendo un gran
atractivo el procesos de desintoxicación de residuo, no solo para una mejor
biodegradación al medioambiente, sino para los productores de piensos para
animales.
Por otra parte la gran discusión es si el Pleurotos incorpora o degrada la cafeína,
por cualquiera de los dos lados hay beneficiados, ya que la cafeína como se vio
podría ser un inductor de Lacasa que es una enzima de interés por su capacidad
de degradar compuestos lignocelulosicos, y si la cafeína se degrada como forma
de inducir Lacasa, habría un gran interés por los residuos del café, para las

14. personas que producen esta enzima. O por otra parte si en vez de degradar la
cafeína el Pleurotus la incorporara a sus cuerpos fructíferos, se abrirían muchas
posibilidades sobre que otros compuestos sería capaz de incorporar a su
estructura el hongo dependiendo del sustrato utilizado, dándole un valor agregado
a su composición que de por si es realmente nutritiva.
En fin son muchos los beneficiados del procesos de producción de Pleurotus a
partir de sustratos hechos con residuos del café, como lo son el medio ambiente,
productores de Lacasa, personas interesada en aislar e incorporar otros
compuestos al mismo hongo, y una respuesta a producir una fuente de alto valor
nutricional a partir de los desperdicios que generan la diversas industrias,
aprovechando no solo los residuos sólidos sino líquidos, lo que hace que el
Pleurotus sea manipulable tanto con fermentación sumergida como con
fermentación en estado sólido.

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