1. 2010 Volumen 2, No. 3
Revista Científica de la Universidad Autónoma de Coahuila
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APROVECHAMIENTO DE LAS CASCARAS DE MANGO COMO SOPORTE PARA LA
PRODUCCIÓN DE POLISACARIDASAS
José Juan Buenrostro-Figueroa1, Heliodoro de la Garza-Toledo1,
Vrani Ibarra Junquera2 y Cristóbal Noé Aguilar1*.
1
Depto. De Investigación en Alimentos. Facultad De Ciencias Químicas. Universidad Autónoma de
Coahuila. Bvd. Venustiano Carranza, 25000. Saltillo, Coahuila.
2
Facultad de Ciencias Químicas. Universidad de Colima. Coquimatlán, Colima.
*Correo electrónico: cristobal.aguilar@mail.uadec.mx
RESUMEN
En nuestro país, el tratamiento adecuado de residuos agroindustriales puede evitar serios problemas de
contaminación. En este estudio se evaluó la capacidad de producción de un complejo enzimático capaz de degradar
los componentes celulares de cáscaras de mango a partir de fermentación en medio sólido con el hongo
Trichoderma T-II, usando como soporte y fuente de nutrientes cáscaras de mango. Se encontró una alta actividad
celulasa (7552.53±82.14 unidades de endoglucanasa por litro) y, en menor proporción, poligalacturonasa
(1434.71±258.18 unidades de poligalaturonasa por litro), debido a la composición del soporte. Se observó una
inhibición en la actividad enzimática por efecto de la síntesis de celobiosa y glucosa. El complejo enzimático
obtenido representa una alternativa en el aprovechamiento integral del fruto y puede ser empleado en el tratamiento
enzimático de pulpas de frutas.
Palabras claves: Trichoderma, fermentación medio sólido, enzimas hidróliticas, cáscara de mango.
INTRODUCCIÓN
El mango (Mangífera indica L.) es considerado uno de los frutos tropicales más importantes a nivel mundial con una
producción superior a 31 millones de toneladas en 2007 (FAOSTAT; 2009). De acuerdo a Larrauri et al. (1996) el
35-60% del peso total del fruto corresponde a los productos de la transformación, y son considerados un problema
de eliminación grave, principalmente la cáscara (Ajila et al., 2010). En los últimos años se han buscado alternativas
de producción agrícola sustentable que permitan el aprovechamiento de los residuos agroindustriales.
Recientemente se han encontrado reportes sobre el uso de cáscaras para la producción de biogás
(Mahadevaswamy & Venkataraman, 1990 y Madhukara et al,. 1993), como fuente de compuestos bioactivos como
polifenoles, carotenoides, vitaminas y fibra dietaria (Larrauri et al., 1997; Ajila et al., 2007). Asimismo, se ha
incorporado en alimentos como fuente de fibra (Ajila et al., 2010) y evaluado su capacidad anticancerígena (Kim et
al., 2009). Sin embargo, existe poca información relacionada con el uso de cáscaras de mango como fuente de
inductores de enzimas industriales de la fermentación de hongos.
Mediante el uso de procesos de fermentación es posible la producción de compuestos de valor agregado. En este
tipo de fermentación los residuos son utilizados como fuente de carbono-energía (Pandey et al., 2000). La
fermentación con hongos se puede realizar mediante medio líquido (SmF) y medio sólido (SSF). La SSF se
caracteriza por que el microorganismo crece en una matriz sólida en la ausencia o casi ausencia de agua libre en el
sistema (Singhania et al., 2009). Debido a que la composición del complejo enzimático producido por la
fermentación de hongos, depende fuertemente de la lignocelulosa utilizada como sustrato, los microorganismos y
las condiciones de cultivo (Uhlig, 1998 y Ovadón-Chacón & Waliszewski, 1998), existen reportes que describen la
utilidad de la SSF al alcanzar un nivel específico en la producción de ciertas enzimas hidrolíticas (Viniegra-González
et al., 2003; Dos Santos et al., 2004; Rodríguez & Sanromán, 2006 & Aguilar et al., 2008), tales como pectinasas,
hemicelulasas y celulasas, necesarias para una hidrólisis enzimática efectiva de residuos agroindustriales (de
Siqueira et al., 2010).
Las pectinasas son un grupo heterogéneo de enzimas que hidrolizan las sustancias pécticas. Jayani et al.(2005)
reportan una clasificación de tal forma: protopectinasas, polygalatunosas, lyasas y pectinesterasas. Las enzimas
pectonolíticas pueden ser usadas en el tratamiento de residuos agrícolas y en la extracción de jugos y su
clarificación.

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La celulosa y la hemicelulosa son los principales polisacáridos de la pared celular de las plantas, y pueden ser
fácilmente degradados a azúcares fermentables por enzimas secretadas por hongos filamentosos (Rodríguez &
Piñeros, 2007), principalmente del género Aspergillus y Trichoderma, siendo el último el más estudiado (Agamez et
al., 2008). Las enzimas celulolíticas son un sistema complejo de enzimas compuesto de exo-β-1,4-glucanasas (EC
3.2.1.91), endo-β-1,4-glucanasas (EC 3.2.1.4) y β-glucosidasas (EC 3.2.1.21), que actúa sinérgicamente para
degradar el sustrato de celulosa y otros oligosacáridos a glucosa (Faria et al., 2008 & Briwani et al., 2010). De esta
forma se obtienen azúcares que pueden ser utilizados para la producción de etanol.
MATERIALES Y MÉTODOS
Microorganismos Se empleó una cepa de Trichoderma sp. proporcionada por el CISEF, denominada Trichoderma
II (Colección DIA-UAdeC), la cual se encontraba en una solución crioprotectora (mezcla de glicerol al 10 % y leche
descremada al 9 %, v/v) a -55 °C. Se tomaron 50 µL de la cepa almacenada y se inocularon en matraces
Erlenmeyer con 50 mL de agar dextrosa papa (PDA) preparado previamente. Se procedió a incubar durante 3 días a
30 ºC. Transcurrido el tiempo se observó la producción de esporas, las cuales se cosecharon con 20 mL de una
solución de Tween 80 al 0.01 % y se hizo el conteo en una cámara de Neubauer.
Obtención de la cáscara de mango Las cáscaras fueron obtenidas de frutos de mango comprados en un mercado
local de la ciudad de Saltillo, Coahuila, Méx. Los frutos fueron lavados, pelados, cortados, y la cáscara se deshidrató
a 60 ºC durante 72 horas, hasta observar un peso constante en las muestras. Las cáscaras deshidratadas fueron
pulverizados en un molino (TURBOMIX-Moulinex®), posteriormente se tamizaron por una malla de 0.038 mm para
obtener un tamaño de partícula uniforme. Se llevaron a cabo análisis de fibra detergente neutra y ácida por el
método de Van Soest (Van Soest & Wine, 1968; Van Soest, 1987).
Condiciones de cultivo Para la producción del complejo enzimático se utilizó fermentación en estado sólido (SSF).
La composición del medio de cultivo usado se describe a continuación [g/L]: (NH4) 2SO4 [4,38], MgSO4 • 7H2O
[0,44], CaCl2 • 7H2O [0,044], • MnCl2 6H2O [0,009], NaMoO4 • 2H2O [0,004] y FeSO4 • 7H2O [0,06]. El pH del medio
de cultivo se ajusto a 5.5. La fuente de carbono e inductor empleada fue cáscara de mango (CM) en polvo.
Los reactores fueron matraces Erlenmeyer de 250 mL, a los cuales se le vertieron 3 g de soporte (CM) por cada 7
mL de medio de cultivo, obteniendo de esta manera una humedad inicial del 70%. Posteriormente se les inoculó
1.2x108 esporas/mL y se incubaron a 30 °C durante 48 h. Al final del tiempo de fermentación, se añadieron 11 mL
de agua destilada a cada biorreactor, se agitó y filtró con algodón. Después de esto el extracto se filtró con
membranas Millipore de 0.45 µm para eliminar las impurezas, células o esporas de hongo. El sistema fue evaluado
por triplicado.
Concentración de extractos crudos La concentración de los extractos enzimáticos se realizó con membranas de
diálisis con un tamaño de poro de 10 Kda (Sigma), sobre una charola con polietilenglicol 6000 a 4 ºC durante 24 h,
girando la membrana continuamente para que estuviera en contacto toda la superficie con el polietilenglicol.
Consumido el tiempo, los extractos concentrados fueron transferidos a tubos de 1.5 mL y se almacenaron en
refrigeración para el análisis de la actividad enzimática y el contenido de proteínas.
Actividad enzimática Las actividades celulasa y poligalcturonasa se determinaron después de la liberación de
azúcares reductores con el método reportado por Somogy (1952) y modificado por Nelson (1994), En tubos de
ensaye se prepararon las siguientes soluciones, para medir la actividad endo-β-1,4 glucanasa: blanco de muestra
(200 µL de sustrato (Carboximetilcelulosa) más 50 µL de buffer de citratos 0.05M (pH=5); mezcla de reacción (200
µL de sustrato + 50 µL de extracto enzimático) y buffer citratos como control. Se midió por absorbancia a 660 nm.
Para el ensayo de la actividad poligalacturonasa se usó como sustrato ácido poligalacturónico, Una unidad
enzimática se considera como la cantidad de enzima capaz de liberar 1 µmol de azúcares reductores por minuto en
condiciones de ensayo.
Determinación de proteína extracelular El contenido de proteína soluble presente en el extracto dializado se
evaluó de acuerdo al método de Bradford (1976), colocando en tubos de ensaye 500 µL de muestra, a los cuales se
les agregó 500 µL de reactivo de Bradford. La mezcla se dejó reposar durante 20 min y se procedió a leer las
muestras en un espectrofotómetro UV-Visible a 595 nm, usando albúmina sérica bovina como referencia.

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RESULTADOS En este trabajo, una cepa de Trichoderma fue cultiva bajo condiciones de SSF para la producción
de un complejo enzimático, utilizando CM como fuente de carbono e inductores. En el cuadro 1 se presenta el
contenido de polisacáridos presentes en la cáscara de mango var. Haden.
Cuadro 1. Contenido de Polisacáridos presentes en cáscara de mango
Componente Contenido (%)
FDN 16.71±0.09
FDA 13.54±0.14
Lignina 1.34±0.21
Celulosa 9.81±0.12
FDN= Fibra detergente neutra
FDA= Fibra detergente ácida
Media de tres repeticiones ±error estándar
Los valores de fibra obtenidos son similares a los reportados en estudio similar con mango obbo (16.36%)
(Sánchez-Guzmán, 2007). En cuanto al contenido de celulosa (9.81±0.12) se mostró más bajo comparado con el
reportado por Mejía-Giraldo et al (2007) de 14.21%, encontrado en cáscara y residuos de pulpa, lo que permite
suponer el valor de celulosa mayor. Sin embargo, es posible apreciar que el contenido de fibra es alto, lo que hace
que sea un material de excelentes condiciones para la obtención de metabolitos de interés. En el cuadro 2 se
muestran los valores de actividad enzimática encontrados en el extracto crudo.
Cuadro 2. Actividad celulasa y poligalacturonasa de extracto de SSF con Trichoderma T-II
Enzima Expresión enzimática (U/L)
Celulasa (endoglucanasa) 7552.53±82.14
Poligalacturonasa 1434.71±258.18
Media de tres repeticiones ±error estándar
Los resultados obtenidos demuestran que el hongo Trichoderma T=II fue capaz de reproducirse, crecer y producir
un complejo enzimático para degradar la pared celular de las cáscaras de mango. Estudios recientes han descrito la
producción de complejos enzimáticos con actividad celulasa y poligalaturonasa, a partir de cáscara de palma
(Rodríguez & Piñeros, 2007), aserrín (Campos et al., 2001), cáscaras de arroz (Agamez-Ramos et al., 2008),
cáscara de manzana, mandarina y plátano (Elisashvili et al., 2008).
Los valores expresados de actividad celulasa son superiores a los de actividad poligalacturonasa, debido a la
composición de las cáscaras de mango, lo que induce al hongo a producir celulasas en mayor cantidad y de la
misma forma inhibe a la producción de poligalacturonasas. Las condiciones empleadas en la fermentación son
similares a las usadas por Latifian et al. (2007), quienes reportan que usando una cepa del género Trichoderma en
SSF a pH 5, una humedad del 70 %, 30% de sólidos y a 30 °C se obtiene la mayor actividad enzimática.
En un trabajo similar usando como sustrato cáscaras de mango adicionado con diferentes concentraciones de
celobiosa en SSF, Couri et al (2000) encontraron que al adicionar 0.2 % de celobiosa se presentó un incremento en
la actividad celulasa de 1400 a 2780 U/L, mientras que la actividad poligalacturonasa no presentó cambios
significativos, después de 72 h de fermentación. Sukumaran et al (2009) reportó actividades endoglucanasas de
45,220 y 196,150 U/L utilizando T. reesei RUT C30 y Aspergillus niger MTCC 7956, respectivamente, ambas
cultivadas en salvado de trigo. Faria et al (2008) reportaron valores de 1533 U/L, usando pasta de celulosa de
eucalipto fermentado con Echinolatum Penicillium. En la producción de poligalacturonasa usando como inductor una
mezcla de bagazo de naranja y fibra de trigo, Silva et al. (2005) reportan valores de 89 U/L, a una humedad inicial
del 70% usando Penicillium viridicatum RFC3.
En un análisis del efecto del tiempo de reacción sobre la expresión enzimática poligalacturonasa, los resultados se
muestran en el cuadro 3.

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Cuadro 3. Efecto del tiempo de reacción en la expresión enzimática poligalacturonasa
Tiempo (h) Act. Poligalacturonasa (U/L)
0 0
60 1434.71±258.18
120 379.08±121.50
180 234.82±25.31
Es posible apreciar que la mayor actividad poligalacturonasa es expresada a los 60 min de reacción, a medida que
pasa el tiempo, la expresión enzimática sufre una caída hasta llegar a los 234.82 U/L, a los 180 min. Lo anterior
puede ser ocasionado a la síntesis de celobiosa y glucosa ejercida por la acción de las celulasas presentes en el
extracto, que provoca una inhibición en la actividad enzimática (Andriç et al., 2010).
CONCLUSIONES
Es posible producir un complejo enzimático celulolítico a partir del hongo Trichoderma II por SSF con alta actividad
endoglucanasa y poligalacturonasa, utilizando como fuente de carbono e inductor cáscaras de mango, otorgándole
de esta manera una alternativa más para el aprovechamiento integral de este fruto.
AGRADECIMIENTOS
En este presente trabajo se contó con el apoyo del Departamento de Investigación en Alimentos de la Universidad
Autónoma de Coahuila. Gracias al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) por la beca de estudiante
de postgrado a Buenrostro-Figueroa.
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