EFECTO DEL pH Y SALES INORGÁNICAS EN LA DEGRADACIÓN DE COLORANTES INDUSTRIALES POR Pleurotus djamor
Publicación Cuatrimestral. Vol. 6, No 2, Mayo/Agosto, Ecuador (p. 13-26) 13
Publicación Cuatrimestral. Vol. 6, No 2, Mayo/ Agosto, 2021, Ecuador (p. 13-26). Edición continua
EFECTO DEL pH Y SALES INORGÁNICAS EN LA DEGRADACIÓN DE
COLORANTES INDUSTRIALES POR Pleurotus djamor
Mario Peñafiel-García
1*
, Cristhopher Romero-Zambrano
1
, Carlos Moreira-Mendoza
1
,
Ernesto Rosero-Delgado
1
1
Escuela de Ingeniería Química. Facultad de Ciencias Matemáticas, Físicas y Químicas. Universidad Técnica de
Manabí (UTM). Portoviejo, Manabí, Ecuador. E-mail: mario29javier03@gmail.com, mc_0096@hotmail.com,
carlos.moreira@utm.edu.ec, ernestrosdel@gmail.com
*Autor para la correspondencia: mario29javier03@gmail.com
Recibido: 22-09-2020 / Aceptado: 05-07-2021 / Publicación: 30-08-2021
Editor Académico: Sedolfo Carrasquero
RESUMEN
En la presente investigación se planteó el uso de la cepa Pd318 del hongo Pleurotus djamor como agente biorremediador,
con el objetivo de evaluar su capacidad para degradar el colorante reactivo azul 19 (A19). Para ello se estudió la influencia
que tienen cinco sales inorgánicas en el crecimiento y actividad lignolítica del hongo. Un cribado de sales inorgánicas en
placa determinó que las sales CaCl
2
.2H
2
O y MnSO
4
.5H
2
O tienen mayor influencia en el desarrollo micelial y actividad
lignolítica de la cepa. Ensayos de fermentación líquida (FEL) con diferentes combinaciones a distintas concentraciones
de las sales de calcio y manganeso permitieron demostrar la capacidad de degradación del colorante azul 19 a los 7 días
de fermentación líquida a temperatura ambiente y agitación constante. Los máximos porcentajes de degradación del
colorante fueron obtenidos con las combinaciones A1B1 y A2B1 con 43,47% y 41,36%, respectivamente. Se observó que
a un pH de 5 unidades se favorece la degradación del colorante. Los estudios en placa señalaron que la adición de sales
de calcio y manganeso en 10 días de incubación favorecieron el desarrollo micelial y la actividad lignolítica de Pd318,
mientras que en un sistema FEL de 7 días, únicamente la adición de manganeso influye favorablemente a la actividad
lignolítica del hongo y en consecuencia a su capacidad de degradación de azul 19.
Palabras clave: Colorante azul 19, degradación de colorantes, enzimas lignolíticas, Pleurotus djamor.
EFFECT OF pH AND INORGANIC SALTS ON THE DEGRADATION OF
INDUSTRIAL COLORS BY Pleurotus djamor
ABSTRACT
In the present investigation, the use of the Pd318 strain of the Pleurotus djamor fungus as a bioremediation agent was
proposed, with the aim of evaluating its ability to degrade reactive dye blue 19 (A19). For this, the influence of five
inorganic salts on the growth and lignolytic activity of the fungus was studied. A plate screening of inorganic salts
determined that the CaCl
2
.2H
2
O and MnSO
4
.5H
2
O salts have a greater influence on the mycelial development and
lignolytic activity of the strain. Liquid fermentation tests (FEL) with different combinations at different concentrations of
the calcium and manganese salts allowed to demonstrate the degradation capacity of the blue dye 19, after 7 days of liquid
fermentation at room temperature and constant stirring, the maximum degradation percentages of the dye were obtained
with the combinations A1B1 and A2B1 with 43.47% and 41.36% respectively. It was observed that at a pH of 5 units the
Artículo de Investigación
Ciencias Químicas
Artículo de Investigación
Mario Peñafiel-García, Cristhopher Romero-Zambrano, Carlos Moreira-Mendoza, Ernesto Rosero-Delgado
14
degradation of the dye is favored. The plate studies indicated that the addition of calcium and manganese salts in 10 days
of incubation, favored mycelial development and the lignolytic activity of Pd318, while in a 7 day FEL system, only the
addition of manganese favorably influenced the lignolytic activity of the fungus and consequently its ability to break
down blue 19.
Keywords: Blue dye 19, dye degradation, lignolytic enzymes, Pleurotus djamor.
EFEITO DO pH E DOS SAIS INORGÂNICOS NA DEGRADAÇÃO DE
CORANTES INDUSTRIAIS POR PLEUROTUS DJAMOR
RESUMO
Na presente investigação, foi proposta a utilização da cepa Pd318 do fungo Pleurotus djamor como agente de
biorremediação, com o objetivo de avaliar sua capacidade de degradar o corante reactivo azul19 (A19). Para isso, foi
estudada a influência de cinco sais inorgânicos no crescimento e na atividade lignolítica do fungo. Uma triagem de placa
de sais inorgânicos demonstrou que os sais CaCl
2
.2H
2
O e MnSO
4
.5H
2
O têm maior influência no desenvolvimento
micelial e na atividade lignolítica da cepa. Os testes de fermentação líquida (FEL) com diferentes combinações em
diferentes concentrações dos sais de cálcio e manganês permitiram demonstrar a capacidade de degradação do corante
azul 19 após 7 dias de fermentação líquida em temperatura ambiente e agitação constante. As percentagens máximas de
degradação do corante foram obtidas com as combinações A1B1 e A2B1 com 43,47% e 41,36%, respectivamente.
Observou-se que a um pH de 5 unidades a degradação do corante é favorecida. Os estudos em placa indicaram que a
adição de sais de cálcio e manganês em 10 dias de incubação favoreceu o desenvolvimento micelial e a atividade
lignolítica de Pd318, enquanto em um sistema FEL de 7 dias, apenas a adição de manganês influenciou favoravelmente
a atividade lignolítica do fungo e, consequentemente, sua capacidade de decompor o azul 19.
Palavras-chave: Corante azul 19, degradação de corante, enzimas lignolíticas, Pleurotus djamor.
EFECTO DEL pH Y SALES INORGÁNICAS EN LA DEGRADACIÓN DE COLORANTES INDUSTRIALES POR Pleurotus djamor
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1. INTRODUCCIÓN
Los colorantes industriales son sustancias utilizadas en procesos de tinción de textiles, cosméticos y
otros productos comerciales. A nivel industrial los procesos de tinción generan grandes cantidades de
efluentes coloreados que muchas veces son vertidos en los cuerpos de agua sin recibir ningún tipo de
tratamiento fisicoquímico (Singh & Arora, 2011). La contaminación por colorantes en los
ecosistemas acuáticos no solo se limita al problema estético que representan, sino también otros
efectos negativos como la disminución de la transmisión de la luz solar, lo cual provoca que los
organismos fotosintéticos disminuyan su actividad y en consecuencia se produzca una disminución
de los niveles de oxígeno disuelto (Ghaly, Ananthashankar, Alhattab & Ramakrishnan, 2014).
Algunos estudios comparativos demuestran que los colorantes inducen efectos mutagénicos y
carcinogénicos en organismos de diferente complejidad biológica, por lo que suponen un riesgo para
la salud de microorganismos y de animales superiores, incluido el ser humano (Novotný et al., 2006;
De Lima, et al., 2007 & Balakrishnan, et al., 2016).
El uso de hongos de pudrición blanca en procesos de tratamientos de efluentes industriales coloreados
fue propuesto a partir de la década de los 80 (Rodríguez, Pickard & Vazquez-Duhalt, 1999), la
utilización de sistemas biológicos para destruir o transformar compuestos tóxicos para el medio
ambiente se conoce como biorremediación (Atlas & Unterman, 1998). Los hongos de pudrición
blanca pertenecen a la clase de basidiomicetos, hongos que son conocidos por su capacidad de
degradar lignina (Quintero, 2011). El uso de este tipo de hongos en la biorremediación es debido a
un sistema enzimático extracelular de actividad no específica producido por el metabolismo de los
mismos, las enzimas más significativas expresadas por estos organismos son lacasas (L), lignina
peroxidasa (LiP), manganeso peroxidasa (MnP) y veratril peroxidasa (VP), caracterizadas por tener
una fuerte acción oxidante y por la capacidad de actuar una amplia gama de compuestos como
herbicidas, pesticidas, hidrocarburos y colorantes industriales (Ijoma, & Tekere, 2017; Wali, Gupta,
Gupta, Sharma, Salgotra & Sharma, 2020 & Zhuo, et al., 2011;). Entre los hongos con mayor
potencial a emplearse en los tratamientos de biorremediación se encuentran citados Phanerochaete
chrysosporium, Trametes versicolor y Pleurotus spp (Cardona, Osorio & Quintero, 2009), sus
principales ventajas su tolerancia a concentraciones considerablemente altas de compuestos
contaminantes y capacidad de crecimiento a pH ácidos (Magan, Fragoeiro & Bastos, 2010).
La fermentación líquida (FEL) es uno de los métodos que permite un mayor control y manipulación
de las condiciones de cultivo, puesto que durante estos ensayos es posible mantener la uniformidad
de factores como el pH, temperatura, concentración de nutrientes y concentración del contaminante
que se desea evaluar (Lee, et al., 2004).
Mario Peñafiel-García, Cristhopher Romero-Zambrano, Carlos Moreira-Mendoza, Ernesto Rosero-Delgado
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Los microorganismos juegan un papel importante en la bioconversión de residuos orgánicos y, por
tanto, se han vuelto prometedores para la obtención de enzimas de valor añadido (Menezes, et al.,
2017). El uso de residuos lignolíticos en el medio de cultivo a modo de inductores provocan en los
hongos basidiomicetos la producción de enzimas extracelulares, las cuales les permiten acceder a los
nutrientes contenidos en los residuos (Thiribhuvanamala, Kalaiselvi, Parthasarathy, & Anusha,
2017).
La presente investigación tuvo como objetivo evaluar el efecto de la adición de sales de manganeso,
calcio, magnesio, sodio y potasio, y de la variación en el pH inicial sobre la degradación del colorante
textil azul reactivo 19 (A19) por el hongo Pleurotus djamor.
2. MATERIALES Y MÉTODOS
2.1. Muestra de hongo
La muestra de Pleurotus djamor fue obtenida del banco de cepas del Laboratorio de Investigación
Científica de la Universidad Técnica de Manabí, codificada como Pd318, la cual estaba contenida en
Agar Papa Dextrosa (PDA) para su conservación y usos posteriores.
2.2. Preparación del soporte sólido
El soporte sólido utilizado para estimular la producción de enzimas fue el bagazo de caña de azúcar,
el cual fue cortado, lavado y desinfectado con una solución de hipoclorito de sodio al 10%,
Adicionalmente, fue sometido a un proceso de secado hasta alcanzar aproximadamente un 12% de
humedad, luego se redujo el tamaño de partícula a 5 mm de diámetro mediante trituración mecánica
y tamizado (Daza & Vera, 2019). El bagazo de caña fue obtenido de una licorería artesanal ubicada
en el cantón Junín de la provincia de Manabí-Ecuador.
2.3. Cribado de inorgánicas en placa
El cribado de sales inorgánicas se realizó utilizando un medio sólido con la siguiente composición
base para el control experimental; experimento A: Sulfato de amonio [(NH
4
)
2
SO
4
]= 1 g.L
-1
; sacarosa
[C
12
H
22
O
11
]= 9,37 g.L
-1
; peptona= 2,5 g.L
-1
; ABTS (ácido 2,2 azino bis (3-etilbenzo tiazolin-6
sulfónico)= 0,25 g.L
-1
; agar agar= 20 g.L
-1
) (Daza & Vera, 2019; Jo, Kim, Seok, Jung & Park, 2014).
El medio base fue complementado con 1 sal inorgánica para los experimentos B: cloruro de sodio,
[NaCl], C: fosfato monopotásico [KH
2
PO
4
], D: sulfato de magnesio heptahidratado [MgSO
4
.7H
2
O],
E: sulfato de manganeso pentahidratado [MnSO
4
.5H
2
O] y F: cloruro de calcio dihidratado
[CaCl
2
.2H
2
O], a una concentración de 1 g.L
-1
c/u (Cardona, et al., 2009; Grandes, Téllez, Delgado,
Rojas & Bibbins, 2013; Rojas & Hormaza, 2015 & Yonni, Fasoli & Álvarez, 2008) con el fin de
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evaluar si las sales inorgánicas empleadas tienen efecto en el crecimiento micelial y expresión
enzimática en el hongo Pleurotus djamor (cepa Pd318). Discos de micelio de Pleurotus djamor (cepa
Pd318) de 5 mm de diámetro contenidos en agar papa dextrosa (PDA) se colocaron en el centro de
cada placa de Petri (85 mm) que contenían aproximadamente 20 mL del medio de cultivo respectivo
para los experimentos A, B, C, D, E y F. Cada medio experimental fue ajustado a pH= 5 utilizando
hidróxido de sodio [NaOH] o ácido clorhídrico [HCl] al 1 meq.L
-1
. Todos los medios experimentales
se realizaron por duplicado. Los hongos fueron incubados en oscuridad durante 10 días a 29°C.
Posteriormente, se examinó cada día el aumento del diámetro del halo de oxidación de ABTS
contenido en los medios experimentales, el crecimiento micelial y la densidad de la colonia.
2.4. Efecto de la adición de sales en la degradación
El efecto de la adición de sales en la degradación del colorante textil A19 fue evaluado en un sistema
de fermentación líquida (FEL), el cual se realizó en tubos Falcon de 50 mL que contenían 0,15 g del
soporte sólido y 15 mL de un medio de cultivo sintético con la siguiente composición: sulfato de
amonio [(NH
4
)2SO
4
]= 1 g.L
-1
; sacarosa [C
12
H
22
O
11
]= 9,37 g.L
-1
; y colorante azul 19 [A19]= 200
mg.L
-1
(Daza & Vera, 2019). Adicionalmente, se agregaron las sales inorgánicas seleccionadas en el
cribado, siguiendo un diseño factorial multinivel de orden 3
2
mostrado en la Tabla 1.
Tabla 1. Atributos del diseño factorial 3
2
en la degradación del colorante textil A19.
Sales
Nivel
Código de nivel
Concentración
(g.L
-1
)
Factor A
Bajo
A1
0
Intermedio
A2
1,5
Alto
A3
3,0
Factor B
Bajo
B1
0
Intermedio
B2
1,5
Alto
B3
3,0
Fuente: Elaboración propia.
El medio fue ajustado a pH= 5 utilizando hidróxido de sodio [NaOH] o ácido clorhídrico [HCl] al 1
meq.L
-1
según el caso. Todos los tubos se esterilizaron en autoclave a 121 °C por 15 minutos y
posteriormente fueron inoculados con un disco de micelio en agar de 5 mm de diámetro. Las
combinaciones fueron realizadas por duplicado, adicionando tres tubos por cada combinación sin
inocular con el objetivo de descartar la adsorción del colorante por el soporte sólido. Los tubos se
incubaron en agitación vertical moderada por siete días a temperatura ambiente (Daza & Vera, 2019).
La concentración de A19 fue evaluada en un espectrofotómetro THERMO SCIENTIFIC
EVOLUTION 60S midiendo la absorbancia a 596 nm, la cual corresponde a la longitud de onda que
absorbe A19 (Palmieri, Cennamo & Sannia, 2005). El porcentaje de degradación de A19 se calculó
mediante la siguiente ecuación propuesta por Rojas y Hormaza (2016):
Mario Peñafiel-García, Cristhopher Romero-Zambrano, Carlos Moreira-Mendoza, Ernesto Rosero-Delgado
18
%𝐷 =
𝑆𝑇𝑃 − 𝐶𝑇𝑃
𝐶𝐼
∗ 100
Donde “%D” es el porcentaje de degradación del colorante A19, “CI” es la concentración inicial del
colorante A19 en mg. L
-1
, “STP” es la concentración final del colorante A19 del tratamiento sin
presencia de Pleurotus djamor (cepa Pd318) (absorción del soporte sólido) en mg. L
-1
y “CTP” es la
concentración final del colorante A19 del tratamiento en presencia de Pleurotus djamor (cepa Pd318)
en mg. L
-1
.
2.5. Efecto del pH inicial en la degradación de A19
En la evaluación del efecto del pH inicial en un sistema de fermentación líquida, se establecieron 3
niveles de pH, bajo, intermedio y alto: 2, 5 y 8 unidades, respectivamente (Barchuk, Fonseca, Giorgio,
& Zapata, 2019 & Oviedo, Casas, Valencia & García, 2016). El ensayo se realizó utilizando la
composición del medio de cultivo sintético de las combinaciones que registraron la mayor
degradación durante el ensayo del apartado anterior. En total se evaluó el pH inicial a tres niveles
para cada una de las combinaciones seleccionadas. El pH fue ajustado utilizando soluciones hidróxido
de sodio [NaOH] o ácido clorhídrico [HCl] al 1 meq.L
-1
. Los tubos se prepararon, se inocularon y se
incubaron siguiendo el procedimiento mencionado en el experimento anterior. La concentración de
A19 fue evaluada por espectrofotometría (Palmieri, et al., 2005).
2.6. Análisis estadísticos
El procesamiento de los datos estadísticos se efectuó mediante el software Statgraphics Centurion
XVI. Para la selección de las sales inorgánicas se realizó una comparación de las medias del
crecimiento micelial y expansión del halo de oxidación de ABTS, la selección se hizo utilizando una
prueba de rangos múltiples mediante el procedimiento de diferencia mínima significativa (LSD) de
Fisher. El efecto de la adición de las sales fue evaluado mediante un diseño factorial multinivel de
orden 3
2
mostrado en la Tabla 1. Las mejores combinaciones de sales se seleccionaron mediante la
prueba de rangos múltiples. De la misma manera, el pH inicial óptimo para la degradación de A19
fue seleccionado comparando las medias del porcentaje de degradación mediante la prueba de rangos
múltiples.
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
3.1. Cribado de sales inorgánicas en placa
El crecimiento micelial en los experimentos: A, B, C, D y E fue similar con estructuras miceliales
compactas y densas, a excepción del experimento F (Figura 2). En este caso, el micelio creció
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desarrollando estructuras ramificadas, largas y de baja densidad, lo cual ha sido observado en otros
estudios que indican que la adicción de Ca
2+
provoca un crecimiento granular y más ramificado del
micelio (Pera & Callieri, 1997).
Por otro lado, en todos los cultivos se observó una formación de un halo de color verde de diferente
tamaño, el cual rodeaba el perímetro del micelio, esta coloración se debe a un compuesto producido
por la oxidación que sufre el ABTS a causa de las enzimas lignolíticas (Bourbonnais, Leech & Paice,
1998). Según Montoya (2014), la longitud del diámetro del halo de oxidación de ABTS puede ser
utilizada como un indicador para comparar la capacidad de expresión de la enzima lacasa entre varias
cepas y especies de hongos.
A: Control, B: NaCL, C: KH
2
PO
4
, D: MgSO
4
.7H
2
O, E: MnSO
4
.5H
2
O, F: CaCl
2
.2H
2
O.
Figura 2. Crecimiento micelial y actividad lignolítica de Pleurotus djamor (cepa Pd318) en medio sólido
complementado con sales inorgánicas. A los 10 días de fermentación a 29°C.
Fuente: Elaboración propia.
En la Tabla 2 se observa que la presencia de las sales de calcio y manganeso favoreció al crecimiento
micelial, alcanzando una media de 9,00 cm y 7,93 cm, respectivamente. De la misma manera, la
mayor expansión del halo de oxidación de ABTS fue observado con la adición de las sales de calcio
y manganeso, alcanzando una media de 9,00 cm y 8,23 cm al décimo día de incubación. El medio
con la sal de calcio reportó el crecimiento más rápido, debido a que al término del séptimo día el
micelio ya había colonizado toda la superficie de la placa de Petri, en comparación con los
experimentos que no contaban con esta sal, los cuales mostraron un crecimiento de aproximadamente
el 60% de la superficie.
Tabla 2. Crecimiento micelial y presencia de actividad de la enzima Lacasa de Pleurotus djamor (cepa Pd318) a 29°C
Mario Peñafiel-García, Cristhopher Romero-Zambrano, Carlos Moreira-Mendoza, Ernesto Rosero-Delgado
20
a los 10 días de fermentación.
Sal inorgánica
Crecimiento del
micelio
(cm)
Densidad del
micelio
Control
5,83±0,35
a
MD
NaCl
5,98±0,14ª
MD
MgSO
4
.7H
2
O
6,60±0,12
b
HD
KH
2
PO
4
6,68±0,10
b
HD
MnSO
4
.5H
2
O
7,93±0,18
c
HD
CaCl
2
.2H
2
O
9,00±0,00
d
LD
HD: Densidad alta, MD: Densidad media, LD: Densidad baja. ±: Desviación estándar
a-d
: Los valores en las columnas de crecimiento micelial y actividad de la enzima lacasa en ABTS con diferente letra
difieren en la prueba de rango múltiple de diferencia mínima significativa (LSD) de Fisher. (α=0,05).
Fuente: Elaboración propia.
3.2. Efecto de la adición de sales en la degradación de A19
Los resultados mostraron que a medida que la concentración de sales de manganeso (Factor A) y
calcio (Factor B) disminuyó se maximizó la degradación de A19. Los valores máximos de
degradación se registraron en las combinaciones A1B1 (43,47%) y A2B1 (41,36%) (Tabla 3). Los
porcentajes de decoloración obtenidos fueron menores que los reportados por Cardona et al. (2009),
los cuales obtuvieron entre 82 y 98% de decoloración de medios líquidos en colorantes industriales.
De igual manera, Grandes et al. (2013), obtuvieron hasta 95% de decoloración de A19 en ensayos de
fermentación líquida, lo cual podría deberse a que estos investigadores no utilizan un soporte sólido
en el medio de cultivo.
Tabla 3. Efecto combinado de las sales de MnSO
4
.5H
2
O (factor A) y CaCl
2
.2H
2
O (factor B) en la degradación de A19
(200 mg.L
-1
) por Pleurotus djamor (cepa Pd318) a 29°C. pH= 5 a los 7 días FEL.
Combinación
Concentración
Inicial
(mg.L
-1
)
Concentración
final
(mg-L
-1
)
Absorción soporte
sólido
(%)
Degradación
azul19
(%)
Color
a
A1B1
197,33
18,88±0,03
46,96±0,26
43,47±0,02
a
R-
A1B2
196,26
9,19±0,11
63,76±0,83
31,75±0,07
b
R-
A1B3
198,12
19,33±1,59
71,65±0,14
18,48±0,98
cd
R+
A2B1
196,29
12,35±1,61
52,60±0,89
41,36±1,00
a
R-
A2B2
203,34
18,36±3,97
70,27±0,21
19,83±2,39
d
R+
A2B3
195,11
20,85±4,77
73,77±1,03
15,84±3,00
c
R-
A3B1
196,36
10,66±2,65
65,33±0,11
29,41±1,66
b
R-
A3B2
205,23
14,84±0,14
70,99±0,32
20,66±0,08
d
R-
A3B3
196,41
28,21±5,60
73,94±0,84
11,82±3,49
e
G
a: R+: rojo, R-: rojo menos intenso, G: gris.
a-d
: Los porcentajes de degradación de azul 19 con diferente letra difieren en la prueba de rango múltiple de diferencia
mínima significativa (LSD) de Fisher. (α=0,05). ±: Desviación estándar.
Fuente: Elaboración propia.
En las réplicas que no fueron sometidas al tratamiento de Pleurotus djamor (cepa Pd318) (STP) se
observó que a pH de 5 unidades y en función de la concentración de sales en el medio de cultivo, el
soporte sólido absorbió entre el 46 y 73% de la concentración inicial de A19. En la Figura 3 se
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observa una diferencia en la intensidad del colorante entre los tratamientos en presencia de la cepa
Pd318 del hongo Pleurotus djamor y los que no contenían la misma.
B: blanco de medición, CI: concentración inicial de A19, STP: réplicas sin Pleurotus djamor (cepa Pd318), CTP:
réplicas con Pleurotus djamor (cepa Pd318).
Figura 3. Efecto combinado de CaCl
2
.2H
2
O y MnSO
4
.5H
2
O en la degradación de A19 (200 mg.L
-1
) por Pleurotus
djamor (cepa Pd318) a los 7 días FEL. Combinación A1B1.
Fuente: Elaboración propia.
A partir del tercer día de fermentación se observó que en casi todas las combinaciones la solución
empezó a tomar un cambio de coloración entre violeta y rojo (R+) hasta alcanzar el color rojo menos
intenso (R-) al séptimo día de fermentación, como se observa en la Figura 4. Toh et al. (2003),
mencionaron que la acción de enzimas lignolíticas sobre los colorantes reactivos como A19 puede
provocar la ruptura del mismo en múltiples compuestos. Al respecto, Christie (2001) informa que es
posible que el cambio de coloración se deba a la ruptura del cromóforo aromático derivado de la
antraquinona y del grupo auxocrómico (-NH2), los cuales son responsables de la intensidad y
coloración de A19. Por otra parte, se descartó que este fenómeno se deba a una posible reacción entre
las sales de Mn y Ca adicionadas al medio, ya que en la combinación A1B1 que no contiene las sales
mencionadas, pero si contiene el hongo Pleurotus djamor (cepa Pd318), se observó un cambio de
coloración similar a las de los tratamientos que tienen presencia de estas sales (Figura 4).
Mario Peñafiel-García, Cristhopher Romero-Zambrano, Carlos Moreira-Mendoza, Ernesto Rosero-Delgado
22
Figura 4. Efecto combinado de CaCl
2
.2H
2
O y MnSO
4
.5H
2
O en la degradación de A19 (200 mg.L
-1
) por Pleurotus
djamor (cepa Pd318) a los 7 días FEL.
Fuente: Elaboración propia.
El diagrama de Pareto (Figura 5) señala los efectos que tienen las sales de manganeso (A) y calcio
(B) en la degradación de A19. En el diagrama se puede observar que cuando las sales son agregadas
de manera individual (A y B color azul), estas tienen mayor efecto en la degradación del colorante
textil A19, y que la interacción de conjunta de las sales (AB color gris) no tiene un efecto relevante.
Estos efectos se corroboran con los datos de porcentaje de degradación de azul 19 mostrados en la
Tabla 3.
Figura 5. Diagrama de Pareto estandarizado para el porcentaje de degradación para el efecto combinado de CaCl
2
.2H
2
O
y MnSO
4
.5H
2
O en la degradación de azul 19 (200 mg.L
-1
) por Pleurotus djamor (cepa Pd318) a los 7 días FEL.
Fuente: Elaboración propia.
Diagrama de Pareto Estandarizada para Porcentaje de degradación
0 4 8 12 16
Efecto estandarizado
AA
AB
BB
A
B
+
-
EFECTO DEL pH Y SALES INORGÁNICAS EN LA DEGRADACIÓN DE COLORANTES INDUSTRIALES POR Pleurotus djamor
Publicación Cuatrimestral. Vol. 6, No 2, Mayo/Agosto, Ecuador (p. 13-26) 23
3.3. Efecto del pH inicial en la degradación de A1
Los niveles de pH evaluados en las combinaciones de sales seleccionadas muestran que Pleurotus
djamor (cepa Pd318) presenta una mayor expresión lignolítica a pH de 5 unidades debido a que a ese
valor se observaron los mayores porcentajes de degradación del colorante A19, mientras que a pH de
8 unidades la degradación ocurrió en menor medida; por su parte, a pH de 2 unidades no existe
desarrollo alguno del hongo (Tabla 4). La prueba de rangos múltiples (α=0,05) determinó que no
existen grupos homogéneos en los distintos niveles de pH evaluados. Los máximos porcentajes de
degradación fueron alcanzados a pH= 5, 43,47% para la combinación A1B1 y 41,36% para la
combinación A2B1. Estos resultados concuerdan con lo reportado por Guillén, et al. (1998), quienes
determinaron que la mayor velocidad de crecimiento en P. ostreatus se encuentra en el rango de pH
de 4,5 a 5,5. De la misma manera, Rawte y Diwan (2011) determinaron que el pH óptimo para una
fermentación con hongos del género Pleurotus es de pH= 5, adicionalmente reportaron que con
valores inferiores a pH= 3 no se observa ningún crecimiento.
Tabla 4. Efecto del pH en la degradación de A19 por Pleurotus djamor (cepa Pd318) a 29°C.
Combinación
Nivel de pH
% Degradación
A1B1
2
NEC
5
43,47±0,02
8
33,96±2,33
A2B1
2
NEC
5
41,36±1,00
8
19,04±1,00
NEC: no existe desarrollo del hongo.
±: Desviación estándar
Fuente: Elaboración propia.
4. CONCLUSIONES
El hongo basidiomiceto Pleurotus djamor (cepa Pd318) demostró tener la capacidad de degradar el
colorante textil azul 19 (A19) en un sistema de fermentación líquida (FEL) utilizando bagazo de caña
de azúcar pretratado como soporte sólido e inductor enzimático. La cepa fue capaz de crecer en
presencia de una concentración alta del colorante (200 mg.L
-1
) y reducir este valor en un 43,47% a
un inicial de 5 unidades. Los experimentos demostraron que el pH del medio de cultivo fue un factor
determinante para el desarrollo del hongo y su expresión de enzimas lignolíticas ya que, el hongo
Pleurotus djamor presentó un mayor desarrollo y expresión a pH de 5 unidades. El sistema biológico
evaluado puede ser usado como agente biorremediador en aguas contaminadas con colorantes, y ser
una alternativa al tratamiento de efluentes con dicha problemática. Es importante considerar que
durante el proceso el soporte sólido adsorbe un alto porcentaje del colorante presente en el medio,
Mario Peñafiel-García, Cristhopher Romero-Zambrano, Carlos Moreira-Mendoza, Ernesto Rosero-Delgado
24
por lo cual sería conveniente evaluar un sistema mixto de biorremediación de aguas contaminadas
con alta carga de colorantes.
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Contribución de autores
Autor
Contribución
Mario Peñafiel-
García
Concepción y diseño, redacción del artículo, metodología, revisión, búsqueda
bibliográfica, búsqueda de información.
Cristhopher
Romero-
Zambrano
Concepción y diseño, redacción del artículo, metodología, revisión, búsqueda
bibliográfica, búsqueda de información.
Carlos Moreira-
Mendoza
Revisión.
Ernesto Rosero-
Delgado
Concepción y diseño, metodología, revisión, validación.
Mario Peñafiel-García, Cristhopher Romero-Zambrano, Carlos Moreira-Mendoza, Ernesto Rosero-Delgado
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Citación sugerida: Peñafiel, M., Romero, C., Moreira, C., Rosero, E. (2021). EFECTO DEL pH Y SALES
INORGÁNICAS EN LA DEGRADACIÓN DE COLORANTES INDUSTRIALES POR Pleurotus djamor. Revista
Bases de la Ciencia, 6(2), 13-26. DOI: https://doi.org/10.33936/rev_bas_de_la_ciencia.v%vi%i.2670 Recuperado de:
https://revistas.utm.edu.ec/index.php/Basedelaciencia/article/view/2670