Pasteurization-assisted solid-state bioconversion of Caragana korshinskii residues by Irpex lacteus n6

En los paisajes áridos y semiáridos del norte de China, un arbusto resistente conocido como Caragana korshinskii desempeña un papel vital al mantener el suelo unido y restaurar ecosistemas frágiles. Esta planta, miembro de la familia de las leguminosas, prospera donde pocas otras pueden, resistiendo la sequía y el frío mientras sus raíces profundas anclan la tierra contra la erosión del viento. Sin embargo, a medida que estos matorrales maduran, las plantas se vuelven leñosas y duras, acumulando una capa gruesa de desechos de poda cada año. Si bien se producen millones de toneladas de este material anualmente, la mayoría simplemente se quema o se deja pudrir, lo que representa una oportunidad perdida. El desafío radica en la estructura de la planta: sus fibras están encerradas en una matriz rígida y rica en lignina que dificulta su digestión por parte de los animales. Para convertir este residuo duro en alimento útil para los animales, los científicos buscan a los propios recicladores de la naturaleza: los hongos. Ciertos hongos, particularmente las especies de la podredumbre blanca, poseen la capacidad única de segregar enzimas que descomponen la lignina, el pegamento que mantiene unidas las fibras vegetales, desbloqueando eficazmente los nutrientes atrapados en su interior. Este proceso biológico ofrece una alternativa más suave y sostenible a los duros tratamientos químicos que a menudo se utilizan en la industria, transformando potencialmente un producto de desecho en un recurso valioso para el ganado.

Investigadores de la Universidad Agrícola de Mongolia Interior se propusieron encontrar al compañero fúngico perfecto para esta tarea específica. Recolectaron once cepas silvestres diferentes de un hongo llamado Irpex lacteus de los mismos hábitats donde crecen los arbustos. El objetivo era identificar qué cepa nativa podía colonizar mejor el resistente residuo del arbusto y descomponerlo de manera eficiente. El equipo primero probó con qué rapidez cada cepa podía extenderse a través de un lecho de material triturado de arbustos. Aunque todas las cepas crecieron, dos de ellas, denominadas n4 y n6, se expandieron más rápido, cubriendo la superficie de prueba en solo una semana. Para comprender por qué, los científicos examinaron las enzimas que producían estos hongos. Utilizaron pruebas sencillas de cambio de color para ver qué tan bien podían los hongos atacar diferentes partes de la planta. Una prueba midió la capacidad de oxidar una sustancia similar a la lignina, mientras que otra comprobó la capacidad de disolver la celulosa, la principal fibra estructural de las plantas. Los resultados mostraron que, mientras algunas cepas eran buenas en una cosa y otras en otra, la cepa n6 destacó como la más versátil. Produjo los niveles más altos de las enzimas específicas necesarias para desmantelar tanto el pegamento de lignina como las fibras de celulosa, convirtiéndose en la candidata más fuerte para estudios posteriores.

Con la mejor cepa identificada, los investigadores se centraron en cómo cultivarla de la manera más efectiva. Probaron diversas condiciones para ver qué ayudaba al hongo a prosperar, experimentando con diferentes temperaturas, niveles de acidez y fuentes de alimento. Descubrieron que el hongo crecía mejor a una temperatura cálida de 30 grados Celsius en un ambiente ligeramente ácido. En cuanto al alimento, el hongo prefería la maltosa, un tipo de azúcar, y la peptona, un nutriente derivado de las proteínas, como su dieta principal. Para preparar suficiente cantidad de este hongo para tratar grandes cantidades de desechos de arbustos, el equipo también necesitaba una forma de cultivarlo rápidamente en un medio basado en granos. Probaron cinco granos diferentes —trigo sarraceno, sorgo, maíz, mijo y trigo— para ver cuál apoyaba el crecimiento más rápido. El trigo sarraceno resultó ser el claro ganador, permitiendo que el hongo se extendiera más rápidamente y densamente que en cualquiera de los otros granos. Este descubrimiento proporcionó un método práctico para producir la cantidad necesaria de cultivo iniciador fúngico para el experimento principal.

La fase final del estudio consistió en poner al hongo a trabajar sobre el residuo real del arbusto. Los investigadores prepararon el material vegetal triturado de dos maneras diferentes para ver qué método funcionaba mejor. Un grupo de muestras fue esterilizado mediante vapor de alta presión, un método estándar que mata todos los demás microorganismos pero requiere una energía significativa. El otro grupo fue pasteurizado, un tratamiento térmico más suave que reduce los microbios competidores sin esterilizar completamente el material. Ambos grupos fueron luego inoculados con la cepa de I. lacteus n6 cultivada en trigo sarraceno y se dejaron fermentar durante 56 días. Los resultados fueron sorprendentes. Las muestras tratadas con el método de pasteurización más suave y luego inoculadas con el hongo mostraron las mejoras más dramáticas. En comparación con el control no tratado y pasteurizado, el material fermentado experimentó una disminución significativa en su contenido de fibra. La cantidad de fibra detergente neutra, que representa la pared celular total no digerible, disminuyó casi un 17 por ciento. La fibra detergente ácida, una medida de las partes aún más duras y menos digestibles, también cayó aproximadamente un 16,5 por ciento. Lo más impresionante fue que la lignina detergente ácida, el componente obstinado que hace que la planta sea tan difícil de comer, se redujo casi en un 50 por ciento.

Más allá de simplemente descomponer las fibras duras, el proceso también mejoró el valor nutricional del alimento. La cantidad de proteína bruta en el material tratado aumentó de aproximadamente un 8 por ciento a más del 12 por ciento, mientras que los carbohidratos solubles en agua, que proporcionan energía rápida a los animales, aumentaron más de cinco veces. Estos cambios sugieren que el hongo no solo suavizó la estructura de la planta, sino que también añadió su propia biomasa a la mezcla, enriqueciendo el producto final. El estudio demostró que el uso de un hongo de origen local combinado con un paso de pasteurización simple es una forma viable de mejorar este abundante desecho de arbustos. Si bien la investigación confirma que el material se vuelve más digerible y nutritivo, los autores señalan que se necesitan más pruebas para ver qué tan bien los animales realmente consumen y utilizan este nuevo alimento. No obstante, el trabajo proporciona una base sólida para transformar un flujo de desechos masivo y subutilizado en una solución potencial para la producción ganadera sostenible en la región.