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Revista Científica UDO Agrícola
Universidad de Oriente Press
ISSN: 1317-9152
Vol. 8, Num. 1, 2008, pp. 1-22
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Revista Científica UDO Agrícola Vol. 8, Jan-Dec., No. 1, 2008, pp. 1-22
Algunas potencialidades de la quitina y el quitosano para
usos relacionados con la agricultura en Latinoamérica
Some potentialities of chitin and chitosan for uses related to
agriculture in Latin America
Cristóbal Lárez Velásquez
Laboratorio de Polímeros,
Departamento de Química, Facultad de Ciencias, Universidad de Los Andes. Mérida 5101, Venezuela. E-mail:
clarez@ula.ve
Recibido: 23/11/2007 |
Fin de
primer arbitraje: 22/01/2008 |
Primera
revisión recibida: 02/03/2008 |
Fin de
segundo arbitraje: 14/03/2008 |
Segunda
revisión recibida: 18/03/2008 |
Aceptado: 19/03/2008 |
Code Number: cg08002
Resumen
En este
trabajo se presenta una revisión bibliográfica sobre las principales
aplicaciones de los biopolímeros quitina y quitosano en algunas áreas
relacionadas a la actividad agrícola con el objetivo de tener una visión más
técnica del estado actual del uso de estos biopolímeros en este campo, con
énfasis en la región latinoamericana. En primer lugar, se revisan las diversas
propiedades (actividad bactericida, fungicida, antiviral, estimulante del
crecimiento, capacidad inductora) que hacen del quitosano y la quitina
biomateriales sumamente atractivos para su aplicación en el campo de la agricultura.
En segundo término se presentan algunos de los usos más comunes que actualmente
se les dan a estos dos biomateriales (recubrimiento de frutos, semillas,
alimentos con películas; protección de plántulas; clarificación de jugos de
frutas; matrices para la liberación de agroquímicos; biocidas), algunos de los
cuales ya han sido aprobados legalmente en varios países y están siendo
aprovechados comercialmente. Finalmente, se presenta una breve revisión de la
tendencia hacia la producción y el uso del quitosano y la quitina en
Latinoamérica. La revisión realizada permite vislumbrar una gran potencialidad
para la producción y aplicación de estos biomateriales en el área agrícola en
la región latinoamericana.
Palabras
claves:
Agroquímicos naturales, biocidas, estimulación de crecimiento, inductor,
protección de plantas
Abstract
Chitin
and chitosan main properties (i.e. bactericide, fungicide, antiviral, growth
stimulation, elicitor capability) and their potential agricultural applications
are discussed. Some of the more common uses (fruit, seed and food coating,
plantlet protection, fruit juice clarification, matrix for agrochemical
release, biocide) for these materials are presented, including those which have
already been legally approved in several countries and commercially exploited.
A brief review on the production and commercialization of products based on
chitin and chitosan in the Latin American region is presented. This review
points that the biomaterials covered are of great importance for the Latin American
industry.
Key
words: Natural
agrochemicals, biocide, growth stimulation, elicitor, plant protection.
Introducción
En general, la
búsqueda de materiales menos agresivos con el ambiente es una tarea continua en
todas las áreas del quehacer humano debido a los altos niveles de contaminación
presentes en todo el planeta. En la agricultura este trabajo es doblemente
complicado porque, por un lado se deben producir materiales que logren su
efecto específico en la planta o en sus productos, mientras que por el otro, se
necesita que éstos se eliminen sin efectos perturbadores en el medio ambiente.
Adicionalmente, en los sistemas agrícolas es necesario garantizar que los
diversos agroquímicos utilizados como biocidas, estimuladores de crecimiento,
fertilizantes, etc., no produzcan efectos perjudiciales como la inducción de
resistencia en patógenos o su acumulación en los consumidores humanos. Se
estima que muchas de las enfermedades actuales se producen por las causas
anteriores.
El uso de agroquímicos
de origen natural podría ser una solución satisfactoria a la problemática
anterior. Son muchas las sustancias que desde mucho tiempo se usan en este
sentido. En el presente trabajo se aborda la revisión de algunas aplicaciones
de la quitina y el quitosano, dos biopolímeros de origen natural que se han
convertido rápidamente en una alternativa prometedora para la agricultura.
Cuadro 1. Algunas de las aplicaciones de la quitina y el
quitosano en actividades relacionadas con la agricultura.
|
Uso |
Bipolímero |
Propiedades aprovechadas |
Referencias |
Cultivo |
Películas para recubrimiento de
frutos, hojas, semillas y vegetales frescos |
Quitosano |
Antimicrobiana |
Galed et al., (2004),
Srinivasa et al., (2004), Ratanachinakorn et al., (2005)
Hewajulige et al., (2007), Devlieghere et al., (2004) |
Cítricos, mango,
toronja, lechosa (papaya), fresa, tomate |
Clarificación de jugos de fruta |
Quitosano |
Coagulante-Floculante |
Chatterjee et al., (2004), Boguslawski et al., (1990),
Root y Johnson, (1978), Hongfei y Hesheng, (2003) |
Pera, toronja, limón, manzana |
Protección de plántulas |
Quitosano |
Fungicida |
Barka et al., (2004);
Lafontaine y Benhamou, (1996) |
Uva de vino, tomate |
Liberación controlada de
agroquímicos |
Quitina y quitosano |
Formación de hidrogeles,
labilidad de derivados |
Mc Cormick et al., (1982),
Teixeira et al., (1990), Hirano, (1978), Palma et al., (2005) |
Arándano |
Estimulación del crecimiento |
Quitosano |
Bioestimulante |
Nge et al., (2006) |
Orquídea |
Inhibidor del oscurecimiento de
frutos y tubérculos |
Quitosano |
Biocida |
Waliszewski et al., (2002) |
Banana, papa |
Biocidas |
Quitosano |
Antimicrobiana |
Liu et al., (2007),
Hadwiger y McBride, (2006), Bautista-Baños et al., (2006) |
Tomate, papa, hortalizas |
Corrección de sustratos de
crecimiento |
Quitina y quitosano |
Fungicida, nematicida |
Sneh y Henis, (1972), Abd-El-Kareem, (2002),
Abd-El-Kareem et al., (2002), Abd-El-Kareem et al., (2004),
Abd-El-Kareem et al., (2006) |
Lupino blanco (altramuz),
guisante, tomate, papa, apio |
Inductor de mecanismos de
defensa |
Oligómeros de quitina y
quitosano |
Inductor de resistencia |
Khan et al., (2003) |
Soya |
Las propiedades
antimicrobianas de la quitina y el quitosano son conocidas por el hombre desde
la antigüedad. En un principio, no se conocía la relación entre dichas
propiedades y la composición química de estos materiales. Sí se conocían, no
obstante, sus propiedades curativas, las cuales fueron aprovechadas
ampliamente, como por ejemplo en la aceleración de la cicatrización de heridas.
En este sentido, se sabe que los primeros mexicanos usaban preparaciones derivadas
de hongos para acelerar la cicatrización de heridas y que los coreanos
primitivos utilizaban quitina, proveniente de la pluma de calamar, para
favorecer la curación de abrasiones corporales (Goodman, 1989).
El uso del quitosano
en actividades agrícolas es mucho más reciente pero, a pesar de ello, puede
considerarse hoy en día abundante y en aumento. El cuadro 1 muestra algunas de
las aplicaciones que se han ensayado para este biopolímero en actividades
relacionadas con la agricultura.
La diversidad de uso de estos materiales
en diferentes áreas del quehacer humano, en muchas partes del mundo, y el poco
conocimiento que de éstos se tiene en el sector agrícola de nuestra región ha
motivado la realización de esta revisión bibliográfica, buscando darle mayor
difusión a este conocimiento acumulado. Igualmente, el trabajo realizado
pretende servir de puente entre las investigaciones previas relacionadas con
algunas aplicaciones del quitosano desarrolladas por el autor (Lárez, 2002;
Lárez, 2006, Lárez et al., 2007) y el sector agroproductor de la región
andina de Venezuela, la cual es productora de rubros agrícolas que en nuestro
país se obtienen casi exclusivamente en dicha zona, como el caso de la papa, la
mora, el apio, etc. Es importante señalar que este sector, especialmente el
asentado en la denominada zona alta, ha enfrentado desde hace mucho tiempo
graves problemas medioambientales, muchos de los cuales están relacionados con
el uso indiscriminado de biocidas y agroquímicos sintéticos, su consecuente
acumulación en suelos y la contaminación del agua (Gutiérrez, 1998), con lo
cual un trabajo motivador del uso de quitina y/o quitosano para estos fines
parece una acción importante.
1.- PROPIEDADES DEL QUITOSANO ÚTILES EN AGRICULTURA
1.1.- Actividad bactericida
La carga positiva que
se desarrolla en el quitosano en medio ácido (pH < 5,5; Figura 1), debido a
la protonación del grupo amino presente en cada una de sus unidades
glucosamina, lo hace soluble en medio acuoso, diferenciándolo de su polímero matriz
la quitina y, según muchos autores, confiriéndole también mayor actividad
biocida (Papineau et al., 1991; Helander et al., 2001; Devlieghere et al., 2004).
Los mecanismos de acción por los
cuales el quitosano (con distintos grados de acetilación), y por extensión sus
derivados, ejercen dicha actividad no han sido dilucidados completamente; sin
embargo, hay algunos mecanismos propuestos para explicar acciones específicas,
como por ejemplo:
- La interacción
electrostática entre el quitosano cargado positivamente (polielectrolito
catiónico) y algunas bacterias con membranas celulares cargadas negativamente
(Gram negativas como la Echerichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus
typhimurium, etc.) altera significativamente las propiedades de barrera de
la membrana exterior del microorganismo (Helander et al., 2001). Algunos autores han propuesto que la
formación del complejo polielectrolito bloquea físicamente la membrana celular
externa del microorganismo, impidiendo el flujo normal de nutrimentos/desechos,
provocando la muerte bacteriana (Chung et al.,
2004).
- La interacción
electrostática entre los grupos NH3+ del policatión y los
grupos fosforilos (Fernández et al., 2003) de los fosfolípidos presentes
en la membrana celular de bacterias Gram negativas causa daños en ésta,
provocando la salida de material intracelular (Liu et al., 2004). En este sentido se han
realizado estudios espectroscópicos de la salida de dicho material, el cual
absorbe en la región ultravioleta (270 nm). Más recientemente Chung y Chen (2008) han determinado que la salida
del material intracelular bacteriano se ve favorecida por grados de acetilación
más altos, tanto en bacterias Gram negativas (E. coli)
como en Gram positivas (Staphylococcus aureus).
- Para algunas
bacterias Gram positivas (como S. aureus y Bacillus cereus)
que carecen de cargas negativas en la membrana celular, el quitosano ha
mostrado actividad incluso mayor, en algunos casos, que para bacterias Gram
negativas. En el caso de S. aureus recientemente se ha planteado
la posibilidad de que la membrana celular de estos microorganismos tenga poros
lo suficientemente grandes como para que el quitosano logre entrar al interior
de las células (Li et al., 2007) y alterar funciones vitales de éstas.
Su interacción con el ADN, por ejemplo, podría inhibir la replicación del ARNm
y la síntesis de proteínas (Hadwiger et al., 1985; Sudarshan et al.,
1992) y su efecto quelante podría disminuir la concentración de algunos metales
necesarios en procesos enzimáticos (Cuero et al., 1991). Sin embargo,
otros autores creen que la longitud de persistencia del quitosano cargado
positivamente es demasiado grande para poder pasar al interior de las células
(Chung et al., 2003).
- La interacción
selectiva del quitosano con trazas de metales pudiera inhibir la producción de
toxinas y el crecimiento microbiano (Sudarshan et al., 1992). En este sentido se conoce
bien que el quitosano puede ejercer una acción quelante bien específica (Varma et al., 2004).
Como puede inferirse
de los mecanismos propuestos, la actividad antimicrobiana del quitosano
dependerá en gran manera de aquellos factores que ayuden a acentuar las cargas
positivas en la cadena del biopolímero. Entre estos factores cabe destacar el
grado de desacetilación, la distribución de los grupos desacetilados a lo largo
de la cadena, la longitud de la cadena, la distribución de los pesos
moleculares (Terbojevich et al., 1991), el pH, la fuerza iónica del
medio, el contraión asociado en su forma sal y la temperatura.
En ese sentido, la
dependencia de la carga con respecto al grado de desacetilación es lineal
debido a que los quitosanos más desacetilados (de una misma longitud de cadena)
tendrán mayor número de grupos aminos libres para ionizar, lo cual dependerá
obviamente del pH del medio (Rinaudo et al., 1993); asimismo, un peso
molecular mayor implicará una molécula con más grupos cargados (para un mismo
grado de desacetilación y al mismo pH) y una mayor interacción electrostática
con grupos cargados negativamente.
Por su parte, el contraión
asociado al quitosano en su forma salina puede apantallar en una extensión
variable las cargas positivas de éste, entre otras razones por efectos
estéricos (Lárez et al., 2008). Un estudio sobre la actividad del
quitosano disuelto en distintos ácidos sobre E. coli confirmó que los
ácidos orgánicos de menor tamaño produjeron soluciones con mejores propiedades
bactericidas. El ácido fórmico es más eficaz que el ácido acético, cuyas
soluciones a su vez mostraron mayor actividad que las preparadas con ácido
propanoico (Chung et al., 2003). El apantallamiento de las cargas en la
cadena también puede surgir de la presencia de iones externos (algunas veces
añadidos al medio para controlar la fuerza iónica), lo que modifica la magnitud
de las interacciones entre éstas (Rinaudo et al., 1993); sin embargo,
debe considerarse también que las moléculas de quitosano tienen una mayor
solubilidad a valores de fuerza iónica mayores, con lo cual pueden compensar la
mayor flexibilidad que adquieren en estas condiciones. La mayor actividad
bactericida observada contra E. coli y S. aureus para valores de
fuerza iónica más altos así parece demostrarlo (Chung y Chen, 2008).
La explicación
anterior también podría ser válida para justificar la mayor actividad
bactericida que se ha observado con soluciones de quitosano cuando se
incrementa la temperatura (Tsai y Su, 1999), en contra de lo que debería
esperarse si se considera que al aumentar la temperatura las cadenas se hacen
más flexibles y compactas (Launay et al., 1986) y/o disminuyen su
volumen específico porque se desfavorecen los puentes de hidrógeno con el agua
(Noguchi, 1981).
1.2.- Actividad
fungicida
La actividad fungicida
del quitosano se ha estudiado, tanto in vitro (El Ghaouth et al., 1992a) como in vivo (Li y
Yu, 2001; Yu et al., 2007). El quitosano inhibe
multitud de especies de hongos, exceptuando, o siendo menos efectivo con
aquellas que lo poseen en sus paredes celulares (Roller y Covill, 1999; Allan y
Hardwiger, 1979), como cabría esperar. Los hongos que poseen quitosano como
componente de sus paredes celulares deberían ser menos sensibles a la
aplicación de dosis razonables de éste por dos razones: (a) la presencia
natural de quitosano en las paredes celulares no genera efectos adversos para
el microorganismo y (b) las interacciones electrostáticas del quitosano añadido
(exógeno), cargado positivamente, deberían verse menos favorecidas con paredes
celulares que poseen quitosano endógeno que cuando éstas poseen material con
cargas negativas. Estos estudios han dejado claros los principales
requerimientos que deben satisfacerse para lograr una mayor efectividad
fungicida del biopolímero. Los más importantes son:
-
Existe una
alta correlación entre la concentración de quitosano aplicada y la inhibición
fúngica; por ello, para una buena efectividad se deberá encontrar la dosis
adecuada en cada situación.
- Existen
evidencias de que la sensibilidad de los hongos patógenos hacia el quitosano
puede cambiar en los diferentes estadios de su desarrollo. Por ejemplo, en el
trabajo de Liu et al. (2007), se reporta que el quitosano es mejor
inhibidor de la germinación de Penicillium expansum que la de Botrytis
cinerea, contrariamente a lo que se observó en el crecimiento micelial de
estas especies. De manera similar, un estudio reciente ha mostrado que el
quitosano es más efectivo sobre los conidios que sobre las hifas de algunos
hongos fitopatógenos (Palma-Guerrero et al., 2008). En general, estos
resultados son similares a los reportados para otros agentes fungicidas, como
por ejemplo el caso reportado por Everett et al. (2005), quienes
encontraron que la germinación de esporas de Botryosphaeria parva fue
menor con la aplicación del agente fluazinam que la de Colletotridum
gloeosporioiodes, pero ocurrió lo contrario para la inhibición del
crecimiento micelial.
- También se ha
encontrado una relación directa entre la actividad fungicida y el peso
molecular del quitosano (Hirano y Nagano, 1989; Bautista-Baños et al.,
2005).
Cuadro 2. Algunos fitopatógenos
en los cuales se ha estudiado la actividad biocida del quitosano.
|
Patógeno |
Resultados de los estudio
realizados |
Referencias |
Botyitis cinerea |
Se encontró que el quitosano (50 ppm)
controla la enfermedad conocida como “moho gris” en pepino. |
Ben-Shalom et al., (2003) |
Colletotrichum
gloeosporioides |
Se encontró que los tratamientos in
vitro con quitosano (2 y 3%) tienen efectos fungicida. |
Bautista-Bañoset al., (2003) |
Fusarium solani |
Se demostró que el heptámero no
acetilado del quitosano tiene una alta actividad fungicida. |
Kendra y Hadwiger, (1984) |
Phytophthora capsici |
Se demostró que los oligo-quitosanos
pueden penetrar la membrana del patógeno y unirse al ADN y/o ARN |
Xu et al., (2007) |
Pythium debaryanum |
El tratamiento con quitosano favorece la
germinación y crecimiento de semillas de lechuga en medios infectados |
Kurzawińska, (2007) |
De igual modo, la
actividad fungicida del quitosano se ha asociado desde hace mucho a su carácter
catiónico. La interacción de los grupos amino libres, cargados positivamente en
medio ácido, con los residuos negativos de las macromoléculas expuestas en la
pared de los hongos, cambian la permeabilidad de la membrana plasmática, con la
consecuente alteración de sus principales funciones (Benhamou, 1992).
Otras posibles
explicaciones de la actividad fungicida del quitosano se relacionan con la
inhibición de la síntesis de algunas enzimas presentes en los hongos
(El-Ghaouth et al., 1992a) o la ocurrencia de alteraciones citológicas,
como se ha reportado en el caso de B. cinerea, donde se ha observado al
microscopio la aparición de vesículas y/o células vacías carentes de
citoplasma, después del tratamiento con soluciones acuosas al 1,75% de
quitosano (Barka et al., 2004).
El cuadro 2 muestra
algunos de los patógenos para los que se ha determinado in vitro la
capacidad inhibitoria del quitosano.
1.3.- Actividad
antiviral
Se han publicado
algunos trabajos sobre la inhibición que provocan las soluciones de quitosano
en enfermedades de plantas provocadas por virus y viroides (Chirkov, 2002; Pospieszny et al., 1989; Pospieszny et al.,
1991; Pospieszny 1997). Así, por ejemplo, Pospieszny et al (1989) encontraron que una solución acuosa 0,1% de quitosano
(rociada o adicionada al inóculo) logra controlar completamente la infección
local causada por el virus del mosaico de la alfalfa (VMA) en hojas de
frijoles. Se obtuvieron resultados similares para otros virus como el virus de
la necrosis del tabaco, virus del mosaico del tabaco (VMT), virus del no
crecimiento del maní, virus del mosaico del pepino y el virus X de la papa (Pospieszny et al., 1991).
Por otra parte, se ha
reportado la inhibición de la enfermedad causada por inoculación de hojas de
tomate con un viroide que afecta la papa (potato spindle tuber viroid), cuando
éstas fueron tratadas con soluciones de quitosano (Pospieszny 1997).
Las principales
observaciones de estos estudios han sido:
-
La eficacia
del quitosano en la inhibición de infecciones virales depende de la combinación
virus/hospedante, la concentración de quitosano aplicado y la forma de
aplicación.
-
La mayor
protección ocurrió en las partes tratadas con quitosano (hojas) pero el efecto
protector también pudo apreciarse en otras partes no tratadas de las plantas
que recibieron el tratamiento (efecto sistémico).
- El quitosano
añadido a los protoplastos del tabaco bloquea completamente la acumulación del
VMT aún después de 6-8 horas de aplicado.
- El tratamiento
previo con quitosano reduce significativamente la infección viral en varias
especies vegetales.
1.4.- Estimulación
del crecimiento
En términos generales,
la aplicación de quitosano ha mostrado efectos positivos en el crecimiento de
las plantas, tanto en la estimulación de la germinación de semillas como en el
crecimiento de partes de la planta como raíces, retoños y hojas. En algunos
casos, se ha observado que la estimulación de la germinación de semillas por
tratamiento con quitosano ha logrado elevar el porcentaje de germinación a los
niveles requeridos para la certificación (Bhaskara et al., 1999).
Cuadro 3. Mejoría porcentual de algunas variables de crecimiento
del mijo perla cuando sus semillas se tratan previamente con Elexa con
relación a las semillas no tratadas (Sharathchandra et al., 2004).
|
Variable |
Altura de la planta |
Número de retoños |
Número de mazorcas |
Longitud de las mazorcas |
Contorno de Semillas |
Peso de 1000 semillas |
% de mejoría |
42 |
83 |
50 |
8 |
20 |
19 |
Los efectos
beneficiosos del quitosano se han observado en plantas florales (Wanichpongpan et al., 2001) y en plantas de cosecha
(Chibu y Shibayama, 2001). Así, por ejemplo, cuando se aplicaron soluciones muy
diluidas de quitosano en las raíces de orquídeas, en forma de aerosol, éstas
mostraron una estimulación en su crecimiento y renovaron su producción de
flores (Chandrkrachang, 2002), entre otros efectos favorables. Un estudio más
reciente, relacionado con el crecimiento de tejidos vegetales, ha mostrado que
el origen del quitosano es un aspecto importante. Los quitosanos procedentes de
hongos necesitaron de dosis menores para la inducción de la diferenciación de
tejidos de plantas de orquídeas que los oligómeros procedentes de caparazones
de camarones (Nge et
al., 2006), lo cual no es del todo extraño. A este respecto se sabe que uno
de los aspectos fundamentales en las propiedades fisicoquímicas del quitosano
es su fuente de extracción. Así por ejemplo, la quitina obtenida de camarones y
cangrejos tiene una estructura cristalográfica a, en la cual las cadenas principales están
ordenadas en agregados antiparalelos que les permite formar puentes de
hidrógenos intermoleculares muy fuertes, mientras que la procedente de las
plumas de calamar tiene una estructura b, con las cadenas ordenadas en arreglos paralelos y fuerzas
intermoleculares más débiles (Tolaimate et al., 2000).
En el cuadro 3 se
pueden observar algunos resultados interesantes, que confirman el efecto
beneficioso del quitosano en algunas variables relacionadas con el crecimiento
en plantas de mijo perla, cuyas semillas fueron tratadas previamente con Elexa,
un agroquímico que contiene quitosano como ingrediente activo.
1.5. Inducción de
resistencia
Desde hace tiempo se
ha comprobado que el quitosano induce reacciones de defensa en algunas plantas
(Pearce y Ride, 1982),sensibilizándolas para responder más rápidamente
al ataque de patógenos. Entre las sustancias cuya inducción se ve favorecida
por la presencia de quitina y/o quitosano, así como también muchos de sus
derivados, se incluyen:
- Fitoalexinas:
pisantina, risitina, orchinol, genistein, etc.
- Proteínas
relacionadas a la patogénesis.
- Inhibidores
proteicos
- Ligninas.
En el caso del
quitosano se ha propuesto que esta sensibilización ocurre porque su presencia
estimula mecanismos de defensa ya conocidos (Barka et al., 2004), como
por ejemplo la producción de quitinasas y glucanasas (Benhamou, 1996); la
lignificación en hojas dañadas (Pearce y Ride, 1982) o intactas (Moerschbacher et al., 1986); la generación de peróxido de hidrógeno (Lee et al.,
1999) o la formación de fitoalexinas en legumbres y plantas solanáceas (Cote y
Hahn, 1994). Los compuestos que provocan este tipo de respuestas se conocen
como inductores.
Un factor importante a
considerar en el uso de quitosano como un inductor es, además del peso
molecular, su grado de acetilación. Los quitosanos completamente desacetilados
no inducen respuestas defensivas en la mayoría de los sistemas donde han sido
ensayados; los resultados con materiales parcialmente acetilados son muchas
veces dependientes del sistema estudiado, pero en general éstos actúan como
excelentes inductores, lo que ha llevado a pensar en mecanismos de inducción
diferentes (Lee et al., 1999). Por esa razón, se ha pensado que la
actividad del quitosano como inductor reside en sus regiones acetiladas.
La actividad inductora
del quitosano altamente desacetilado y la no actividad de los oligómeros
completamente desacetilados ha sido explicada por un mecanismo independiente de
receptores específicos (Kauss et al., 1989), considerando que puede
ocurrir una interacción entre las cargas positivas del policatión con
fosfolípidos negativamente cargados de la membrana plasmática en las plantas,
afectándose la integridad de esta última. Sobre la base de estas
consideraciones, se debería esperar un aumento en la actividad inductora del
quitosano cuando su grado de acetilación disminuye, es decir, cuando sus grupos
cargados aumentan; sin embargo, es preciso también recordar que su actividad
desaparece cuando el material está completamente desacetilado.
En el cuadro 4 se
muestran algunos de los sistemas donde se ha estudiado la capacidad inductora
del quitosano. Es importante resaltar que en algunos casos la capacidad
inductora del quitosano no sólo puede ser aprovechada para proteger la planta
sino que se puede utilizar para incrementar el rendimiento de alguna sustancia
comercialmente importante, como algunos metabolitos secundarios en los casos
del aceite esencial d-limoneno en algunos cítricos y el mentol en la menta
(Lockwood et al., 2007; Chang et al., 1998).
2.-ALGUNOS USOS ESPECÍFICOS DE LA QUITINA Y EL QUITOSANO EN ÁREAS
RELACIONADAS CON LA AGRICULTURA
2.1.- Protección de frutos y vegetales frescos con recubrimientos
de quitosano
El uso de quitosano
para el recubrimiento de frutas y vegetales se ha propuesto y ensayado desde
hace más de 15 años (El Ghaouth et al., 1991) debido a sus propiedades
bactericidas y fungicidas, su capacidad para formar películas y su baja
toxicidad en seres humanos, la cual había sido estudiada en la década de los
sesenta del siglo pasado (Arai et al., 1968). En principio, la capacidad
del quitosano para formar películas favorece la preservación de los productos
debido a la modificación de la atmósfera interna y a la disminución de las
pérdidas por transpiración.
En la mayoría de los
sistemas estudiados se observó un efecto positivo en la conservación de los
productos después de su recubrimiento con quitosano. Así por ejemplo,
Devlieghere et al. (2004) observaron que el recubrimiento de fresas con
soluciones de quitosano tiene efectos benéficos notables a partir del cuarto
día, en la preservación del fruto. Las principales observaciones en estos
sistemas han sido las siguientes:
-
Disminución en
las pérdidas por transpiración. La respiración disminuye lentamente, aunque
inicialmente se observa un incremento de la misma que se atribuye al estrés
ocasionado por la solución acuosa de ácido láctico/lactato de sodio usada para
disolver el quitosano.
-
Se conserva
una mejor textura con el tiempo; en los casos donde se realizaron mediciones
cuantitativas se estableció una mayor firmeza en los frutos tratados con
quitosano que en aquellos no tratados.
-
Aparte de un
ligero sabor amargo inicial durante el primer día, que desaparece rápidamente y
que no se aprecia en días posteriores, la presencia de quitosano no causó
diferencias organolépticas apreciables entre los frutos tratados y los frutos
no tratados con quitosano.
- La carga
microbiológica a lo largo del tiempo permaneció siempre más baja en los
sistemas tratados con quitosano.
Cuadro 4. Efecto inductor del quitosano sobre la producción de
metabolitos secundarios y la defensa de la planta.
|
Vegetal |
Patógenos |
Tratamiento |
Resultados |
Referencias |
Lupino (altramuz) amarillo |
|
Las raíces de las plantas fueron
tratadas con solución acuosa 0,1% p/v de quitosano por 24 horas |
Se observó un notorio aumento en
la síntesis de genistein (una fitoalexina). |
Kneer et al., (1999) |
Naranja dorada (Kumquat) |
|
Plantas crecidas en un medio de
cultivo conteniendo quitosano (200 mg/L) |
Se observó un aumento de la
producción de d-limoneno de 17 veces su contenido natural. |
Lockwood et al., (2007) |
Menta |
|
Células de Mentha piperita cultivadas en soluciones acuosas que contienen 200 mg/L de quitosano |
Aumento de la producción de
mentol |
Changet al., (1998) |
Maní |
Puccinia arachidis |
Hojas tratadas con solución
acuosa de 1000 ppm de quitosano |
Se observó un aumento en los
niveles de ácido salicílico endógeno y una mayor actividad para quitinasa
intercelular y glucosanasa. |
Sathiyabama y Balasubramania,(1998) |
Pepino |
Pythium aphanidermatum |
Plantas crecidas en soluciones acuosas
con distintas concentraciones de quitosano |
Se observó formación de barreras
físicas en las raíces y estimulación de hidrolasas en raíces y hojas. |
El-Ghaouthet al., (1994) |
Soya |
F. solani f. sp. glycines |
Hojas rociadas con soluciones
acuosas de quitosano (0,1-0,5 mg/ml) 24h antes de inocular el patógeno |
Inducción de un incremento en la
actividad de las quitinasas y retardo del síndrome de muerte súbita |
Prapagdeeet al., (2007) |
Tomate |
Fusarium oxysporum f. sp. radicis-lycopersici |
Recubrimiento de semillas con
soluciones acuosas de quitosano junto con enmienda del me-dio de crecimiento
también con quitosano |
El pretratamiento estuvo siempre
asociado con la expresión de reacciones de defensa de las plantas. |
Benhamouet al., (1994)
|
En este mismo trabajo
se reportaron resultados similares para una mezcla de legumbres frescas (lechuga,
endibia, rábano, etc.) tratadas con una solución de quitosano al pH natural de
éstas. Sin embargo, en este caso se observaron dos situaciones iniciales
adversas:
- El sabor
amargo inicial de las muestras tratadas con quitosano permanece durante un tiempo
mayor, aunque éste va desapareciendo en el tiempo. Se atribuyó este sabor
amargo al pH inicial más alto de la solución de quitosano (alrededor de 5) ya
que las soluciones de quitosano con pH < 5,5 tienen un sabor astringente que
se hace menos pronunciado a medida que el pH aumenta (Rodríguez et al.,
2003)
- Una apariencia
limosa inicial de las legumbres, que va tornándose con el tiempo similar a la
de las muestras control.
La carga
microbiológica en la mezcla de lechugas comienza a aumentar a partir del cuarto
día; los autores asumen que la actividad bactericida de la solución de
quitosano usada en estos ensayos es menor debido a que el pH alto (~5) lo hace tener una menor
fracción de cargas positivas.
Los aspectos que deben
ser considerados en la preservación de frutos y vegetales mediante el uso de
recubrimientos de quitosano son:
a)
El tipo de
quitosano a emplear (grado de acetilación, peso molecular, procedencia).
b)
Ácido usado
para preparar las soluciones acuosas.
c)
pH del medio,
cuidando de respetar el pH natural del producto a proteger.
d)
Temperatura
de almacenamiento.
e)
La presencia
de otros componentes en el producto a proteger, como por ejemplo azúcares,
sales, proteínas, etc.
Se puede observar un
resumen de algunos sistemas estudiados mediante protección con recubrimientos
de quitosano en el cuadro 5.
2.2.- Protección de
plántulas
Una de las mayores
necesidades agrícolas es la protección de las plántulas contra enfermedades
causadas por patógenos. En este sentido, un estudio reciente relacionado con la
protección de plantitas de uva (Barka et al., 2004) mostró que el
quitosano no sólo es efectivo para inhibir el crecimiento de B. cinerea en las plantitas expuestas a este microorganismo sino que además parece activar
mecanismos de defensa. Igualmente, el tratamiento con el biopolímero estimuló
el crecimiento de las plantitas. Otros estudios realizados con plántulas de
tomate han mostrado resultados similares en la inducción de resistencia hacia Fusarium
oxysporum (Benhamou et al., 1998).
Se considera que el
quitosano puede inducir la acumulación masiva de sustancias fungitóxicas en los
lugares de aplicación y/o constituirse en una barrera que impida el flujo de nutrimentos
hacia el patógeno; esta última consideración se soporta en señales de deterioro
que a menudo muestran las células fúngicas expuestas a quitosano, como por
ejemplo la formación anormal de depósitos enriquecidos en quitina entre la
membrana plasmática y la pared celular (Benhamou et al., 1998;
El-Ghaouth et al., 2000).
2.3.- Clarificación
de jugos de frutas
El carácter
coagulante/floculante del quitosano se ha aprovechado desde hace más de 30 años
en algunas aplicaciones relacionadas con el tratamiento de aguas provenientes
de diversas fuentes (Bough, 1975; Roussy et al., 2005) así como en la
recuperación de sólidos suspendidos en aguas residuales que pueden ser aún
aprovechables (Bough y Landes, 1978). Sin embargo,la utilidad de dichas
aplicaciones ha estado limitada por la solubilidad del biopolímero a valores de
pH > 6,5. En ese sentido, una estrategia común ha sido la modificación
química del quitosano para generar materiales solubles en un intervalo de pH
más amplio, incluyendo valores de pH alcalinos, que pueda permitir el
tratamiento de aguas de diversa procedencia. Así, por ejemplo, la metilación
exhaustiva del grupo amino del biopolímero produce un material soluble en agua
que tiene mejores propiedades coagulantes/floculantes que el quitosano de
partida (Lárez et al., 2003).
Por otra parte, en
varios países se ha aprobado el uso del quitosano para ser utilizado como
aditivo en la clarificación de jugos de frutas (Baxteret al., 2005; Oszmiański y
Wojdyło, 2007), aunque éste presenta los mismos inconvenientes de
insolubilidad en medios neutros o alcalinos, por lo que se han ensayado
quitosanos modificados para solventar dicha insolubilidad. Una de las vías
rápidas que se ha encontrado para solubilizar el quitosano es la disminución de
su grado de polimerización mediante hidrólisis con ácido acético a 95 ºC (Chatterjee et al., 2004); el hidrolizado así obtenido se usó, después de su
purificación, como agente coagulante/floculante en la clarificación de jugos de
varias frutas (manzana, uva, naranja y limón) obteniéndose resultados
satisfactorios. Así por ejemplo, para todos los jugos ensayados con este
quitosano se obtuvo una mayor disminución de la turbidez que con otros agentes
clarificantes como bentonita y gelatina, un contenido de ácidos y azúcares
similar a los originales y un contenido de sólidos totales y proteínas sólo
ligeramente inferior; de la misma manera, las propiedades de sabor, color,
apariencia y aceptabilidad mejoraron después del tratamiento con quitosano.
2.4.- Matriz para la liberación controlada de agroquímicos
Cuadro 5. Algunos frutos
estudiados con recubrimientos de quitosano.
|
Producto |
Forma de aplicación |
Objetivo del recubrimiento con quitosano |
Referencias |
Fresa |
Frutas rociadas con soluciones
acuosas 1-2% p/v de quitosano |
Inducción de mecanismos de
defensa (incremento de la actividad para quitinasa y b-1,3-quitosanasa). |
Zhang y Quantick, (1998) |
Guayaba |
Recubrimiento de las rodajas con
películas formadas a partir de soluciones acuosas de quitosano. |
Conservación de propiedades en
rodajas del fruto |
Thommohaway et al., (2007) |
Lechosa (papaya) |
Frutas cubiertas con películas
de quitosanos formadas a partir de soluciones acuosas 1% |
Recubrimiento de frutos para
protección de la antracnosis. Se observó inhibición en el crecimiento
micelial y en la germinación de esporas. |
Hewajulige et al., (2006) |
Mandarina |
Fruta introducida en solución
acuosa de quitosano y dejada secar |
Control del crecimiento de
hongos. Penicillium digitatum y Penicillium italicum. |
Chien et al., (2007a) |
Mango
|
Cajas del fruto protegidas con
películas de quitosano.
|
Conservación de las propiedades
del fruto entero por mayor tiempo.
|
Srinivasa et al., (2004)
|
Mango
|
Recubrimiento de las rodajas con
películas de quitosano (obtenidas dejando secar al aire soluciones acuosas de
quitosano en ácido acético 5%) |
Conservación de las propiedades
de rodajas del fruto por mayor tiempo. |
Chien et al., (2007b) |
Manzana |
Trozos de fruta recubiertos con
películas formadas a partir de soluciones acuosas 1 % de quitosano |
Retardo del oscurecimiento en
fruto cortado |
Worakeeratikulet al., (2007) |
Melocotón |
Películas de quitosano obtenidas
a partir de soluciones acuosas |
Alargamiento del tiempo de
almacenamiento |
Du et al., (1997). |
Tomate |
Películas de quitosano obtenidas
a partir de soluciones acuosas |
Alargamiento del tiempo de
almacenamiento |
El-Ghaouth et al., (1992c). |
Los agroquímicos son
sustancias usadas para mejorar la producción en las cosechas; sin embargo, su
aplicación convencional puede llegar a resultar en la contaminación de suelos y
aguas. Por ello, se hace necesario disminuir las cantidades usadas de
ingredientes activos sin reducir la eficiencia de los tratamientos. El
reemplazo de formulaciones agroquímicas tradicionales por sistemas de
liberación controlada no solo ayuda a evitar el empleo de cantidades excesivas
de sustancias activas sino que a menudo ofrece soluciones técnicas adecuadas en
áreas especiales, como por ejemplo: el control del arroz silvestre (Zizania
aquatica), el manejo de enfermedades en campos deportivos, etc. Los
objetivos fundamentales que se pretenden alcanzar mediante el uso de
formulaciones para la liberación controlada son:
- Protección de
los agentes suministrados.
- Permitir la
liberación automática del agroquímico únicamente en el lugar seleccionado, a
una velocidad adecuada.
- Mantener su
concentración en el sistema dentro de los límites óptimos durante un periodo de
tiempo especificado, otorgando especificidad y persistencia
En este sentido, la
liberación sostenida en el tiempo de agroquímicos, de diversa índole, es una de
las metas a lograr en la agricultura debido a que ésta puede permitir tomar el
control de varios problemas, entre los cuales se pueden mencionar:
- Los efectos de
los agroquímicos liberados se prolongan con lo cual se obtienen ahorros
económicos sustanciales debido a que se puede ejercer un mejor control de las
cantidades usadas.
- La liberación
desde la matriz ocurre cuando la planta lo necesita, generalmente en dosis
menores a las que se obtienen cuando el agroquímico se aplica solo.
- Reducción del
número de aplicaciones, disminuyendo el contacto del personal con los
agroquímicos y las horas dedicadas a este trabajo, así como también el estrés
en las plantas.
- Disminución
del riesgo en la toxicidad hacia humanos y animales debido a que la aplicación
se realiza en la vecindad de cada planta y en dosis controladas.
Cuadro 6. Algunos sistemas basados en quitina y/o quitosano
estudiados en la liberación controlada de agroquímicos.
|
Matriz |
Agroquímico estudiado |
Referencias |
Quitina químicamente sustituida con el
agroquímico. |
Metribuzin (herbicida) |
McCormick et al., (1982) |
Películas y perlas de quitosano cargadas
con los agroquímicos |
Urea (fertilizante); atrazina
(herbicida) |
Texeira et al., (1990) |
Quitosano químicamente sustituido con
etil-fosfonato (Ethephon) |
Etileno (regulador del crecimiento). |
Palma et al., (2005) |
Microcápsulas de quitosano preparadas
por una reacción interfacial |
3-hydroxy-5-methylisoxazole (herbicida) |
Yeom et al., (2002) |
- Uso de las
cantidades necesarias del agroquímico, lo que obviamente conlleva a menores
costos económicos.
-
Un trato más
amigable del medioambiente debido a la liberación de las cantidades necesarias
para las plantas. Igualmente, la degradación del biomaterial usado como soporte
no afecta la calidad del suelo.
Una de las primeras
propuestas para el uso de derivados de quitosano, en forma de membrana
protectora, para la liberación controlada de agroquímicos fue realizado por
Hirano (1978). Así mismo, la quitina se utilizó como matriz para la liberación
de un agroquímico en los inicios de los años ochenta, cuando se reportó la
unión química del herbicida metribuzin a este biopolímero y su subsiguiente
liberación (McCormik et al., 1982). Posteriormente, se publicaron
estudios para la liberación controlada de urea y atrazina, un herbicida de uso
común para controlar la cizaña (Lolium temulentum) en campos de maíz,
usando películas y perlas fabricadas con hidrogeles de quitosano y derivados de
este biopolímero (Teixeira et al., 1990). Los ensayos mostraron que las
matrices usadas eran efectivas para controlar la liberación de los agroquímicos
estudiados y extender su tiempo de liberación hasta periodos 180 veces mayores
que cuando éstos se aplican solos. En el cuadro 6 se muestran algunos de los
sistemas basados en quitina y/o quitosano utilizados para la liberación
controlada de agroquímicos.
2.5.- Biocidas basados en quitina y quitosano
El uso de la quitina
para el control de nemátodos del suelo se conoce desde hace tiempo (Mankau y
Das, 1969) y en la actualidad existen en el mercado algunos productos que
pueden ser usados con este fin tales como Clandosan, Biolizer NC, Eco-Poly 2,
etc. El mecanismo de acción de la quitina está basado en el hecho de que su
presencia en el suelo estimula la proliferación de bacterias y actinomicetos
que se alimentan de ella, como por ejemplo los hongos nematófagos; estos
microorganismos, una vez consumida la quitina agregada pasan a consumir quitina
de otras fuentes, como nematodos y sus huevos (Rodríguez-Kabana et al.,
1987). Por otra parte, es necesario considerar la dosificación de quitina en
suelos debido a que su descomposición puede tener efectos fitotóxicos,
originados por el amonio que se libera durante su descomposición (Culbreath et
al., 1985). La dosis típica recomendada por varios autores está entre 3-4
toneladas por acre (Spiegel et al., 1986; Spiegel et al., 1987),
lo que la hace costosa para muchos cultivos.
Por otra parte, el
principal uso como biocida que se le ha dado al quitosano ha sido como
fungicida en la protección de semillas. Esta propiedad, junto con la estimulación
del crecimiento, ha hecho al quitosano realmente atractivo para su uso en la
agricultura. Sin embargo, han aparecido otras aplicaciones que implican su uso
como biocida y, en ese sentido, para el año 2001 el quitosano aparece
registrado en el proyecto IR-4 como un bioplaguicida para uso en cultivos de
uvas y fresas, quedando pendiente la revisión para los mismos fines en pepino,
melón y pomelos (Baron, 2001). El proyecto IR-4 (The IR-4 project) es una de
las mayores fuentes de datos usados por los agricultores norteamericanos para
el manejo de plagas, el cual ha sido desarrollado por la Agencia de Protección Ambiental Estadounidense (EPA) como soporte para el desarrollo de
valores legales de tolerancia en plaguicidas de nuevo uso.
Igualmente, han aparecido
en fecha reciente algunos trabajos que demuestran una mayor actividad fungicida
(Xu et al., 2007) e insecticida (Zhang y Tan, 2003) de los oligómeros
del quitosano, lo cual pareciera estar fundamentado en la mayor facilidad que
tienen estos oligómeros para atravesar la membrana celular. Kendra y Hadwiger
(1984) habían mostrado que el heptámero de quitosano tenía la máxima actividad
fungicida contra F. solani (y la mayor capacidad inductora), incluyendo
en la comparación oligómeros que contienen de 1 a 5 unidades repetitivas.
Es importante resaltar
que la concentración de quitosano en las formulaciones aplicadas puede tener
efectos importantes para cada tipo de fitopatógeno en particular. Así, por
ejemplo, en algunos casos la actividad biocida del quitosano puede verse
favorecida con un aumento de la concentración del quitosano (El-Ghaouth et
al., 1992b) y en otros casos puede suceder lo contrario (Wojdyła et
al., 1996). Esto, sin duda, hace pensar que el quitosano puede actuar como
biocida mediante diversos mecanismos bioquímicos (Szczeponek et al.,
2006), lo que complica el entendimiento de sus mecanismos de acción.
Adicionalmente, es importante considerar que en muchos casos estudiados es
difícil separar su efecto inductor, el cual contribuye a la autoprotección de
la planta.
3.- TENDENCIAS EN EL USO DE QUITOSANO CON
FINES AGROQUÍMICOS EN LATINOAMÉRICA
Un estudio de mercado
realizado entre los años 2003-2005 por la empresa Global Industry Analyst
Incorporated (2007) estima que la producción mundial de quitosano crecerá
fuertemente entre los años 2001-2010, con un incremento anual cercano al 16 %;
sin embargo, la región latinoamericana no figura a nivel mundial entre los
principales productores de este biopolímero como se muestra en el cuadro 7.
Cuadro 7. Reparto porcentual de la producción mundial de
quitosano (Caprile, 2005).
|
Región |
% Producción |
Estados Unidos |
30 |
Japón |
20 |
Asia Pacífico |
20 |
Europa |
15 |
Resto del mundo |
15 |
A pesar de ello, como
muy bien refieren Goycoolea et al. (2004), Latinoamérica tendría la
capacidad de generar hasta un 12% del material quitinoso que se produce a nivel
mundial con alrededor de unas 170.000 toneladas/año de desechos sólidos, lo que
serviría para producir alrededor de unas 25.000 toneladas/año de quitina, es
decir unas 2,5 veces la demanda actual de quitosano. En ese sentido, varios
países de la región poseen empresas productoras de quitina y quitosano, así
como también producen y comercializan derivados de estos materiales, muchos de
los cuales están dirigidos al sector agrícola (cuadro 8). Otros países han
comenzado a realizar estudios con la finalidad de construir plantas
procesadoras de desechos pesqueros, en los cuales algunos de los productos
buscados son la quitina y el quitosano. En el cuadro 9 se presentan algunos de
los estudios que se desarrollan, o se han desarrollado, encontrados en la
revisión bibliográfica realizada durante este estudio.
Cuadro 8.- Algunas empresas
productoras de quitina y/o quitosano en Latinoamérica.
|
País |
Empresa o institución |
Productos |
Brasil |
Polymar (www.polymar.com) |
a) Quitosano de alta y baja densidad.
Presentación de 1 y 25 kg.
b) Fybersan varias
presentaciones. Nutracéutico |
Chile |
Quitoquímica (www.quitoquimica.cl)
Biotex, Bioagro (www.biorend.cl) |
a) Quito-Agro. Complejo
quitosano/calcio + potasio para uso como fertilizante foliar, bioestimulante
y fungicida
b) Quito-Carbe. Carbamato de
quitosano + quitosano + potasio para uso como fungicida y acaricida.
c) Quito-Def. Dietil fosfato de
quitosano + quitosano + potasio para uso como nematicida.
d) Quito-Oef. Etilfosfonato de
quitosano + quitosano para uso como regulador de crecimiento y maduración.
e) Quitoesferas de quitosano para
remoción de metales pesados.
f) Complejos de quitosano con
metales para uso como micronutrimentos. Metales disponibles: cobre (solución
y pintura), hierro, zinc, manganeso
a) Biorend: quitosano en solución
acuosa para uso como estimulante de crecimiento y vigorizador del sistema
radicular.
b) Formulaciones basadas en
quitosano para el tratamiento de semillas (patentadas en Chile).
c) Formulaciones basadas en
quitosano para incrementar la resistencia de las plantas (patentadas en Chile
y Estados Unidos).
d) Formulaciones basadas en
quitosano para el tratamiento de enfermedades aéreas (patentadas en Chile).
e)
Formulaciones
biológicas basadas en quitosano para el control de plagas y enfermedades
(patentadas en España, Comunidad Económica Europea, Chile y otros países) |
Cuba |
Empresa Laboratorio Farmacéutico
"Mario Muñoz" Hacendados No. 1, Municipio Habana Vieja, Ciudad de La Habana, Cuba. |
Quitina y quitosano. |
Chile y México |
Biopol (www.tradeleads.at/companies/ view/111621/Biopol.html) |
Quitina y quitosano. |
Un punto importante de resaltar
sobre las tendencias de producción y aplicación de quitosano en Latinoamérica
es el desaliento que puede surgir para la creación de empresas productoras y
distribuidoras de estos biomateriales debido a la lentitud de los trámites
burocráticos necesarios para la obtención de los reconocimientos
gubernamentales. Algunas de las empresas latinoamericanas han encontrado este
tipo de dificultades en la comercialización de productos con mayor valor
agregado (generalmente productos dietéticos) basados en quitosano, e incluso,
en uno de los casos más curiosos, han debido exportar hacia otro país la
materia prima base para luego importar y distribuir el producto final, el cual
irónicamente si tiene el reconocimiento oficial.
Cuadro 9. Algunos estudios, proyectos y/o patentes relacionados
con la producción y el uso de quitina y quitosano desarrollados en
Latinoamérica.
|
País o región |
Estudio, proyecto y/o patente |
Argentina |
1.Creación de una planta semi-industrial
de obtención de quitina y quitosano para procesar residuos de la industria
pesquera de Bahía Blanca (provenientes de camarones y cangrejos). Materia a
procesar por año: 220 toneladas (Caprile, 2005).
2.Instalación
de una planta piloto en Comodoro Rivadavia para la recuperación de desechos
pesqueros y producción de quitina y quitosano (y derivados) (Strumia, 2004). |
Brasil |
Varias patentes para la
producción y aplicaciones de quitina y quitosano de la empresa Polymar
(www.polymar.com.br) |
Chile |
La empresa Biotex SA tiene varias
patentes para la producción de quitina, quitosano y agroquímicos basados en
estos materiales (www.biorend.cl). Existen dos plantas productoras:
1) Biotex 1: produce quitina y
quitosano
2) Biotex 2: tiene una planta
productora de quitosano combinado con nutrimentos y organismos de control
biológico (nematodos entomopatógenos como por ejemplo Trichoderma
beauver).
Los productos son
comercializados a varias partes de mundo por las empresas Bioagro
(Latinoamérica) e Idebio SL (Europa). Han sido certificados por la empresa
Suiza IMO, cumpliendo los requerimientos de la Comunidad Económica Europea y el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos para uso
en agricultura orgánica. |
Costa Rica |
Determinar la posibilidad
técnica y económica de obtener quitina y quitosano a partir de langostino (Pleuroncodes
planipes) (Sibaja, 2001). |
Cuba |
1.Patentes para la producción
de quitina pura (Nieto, 1980) y aprovechamiento integral de los desechos de
langosta común (García et al., 1983).
2.Desarrollo de procesos
tecnológicos para el aprovechamiento tecnológico de la langosta (Argüelles et
al., 1988) |
Ecuador |
Obtención de
quitina, transformación a quitosano y elaboración de películas biodegradables
a partir de desperdicios de crustáceos (Alvarado et al., 2004). |
México |
1.Desarrollar tecnología que
permita utilizar la cáscara de camarón desperdiciada en la región, como
materia prima para la producción de quitina y quitosano (Luvian y Toledo,
2003).
2.Solicitud de patente para desarrollar
productos antifúngicos a base de quitosano y extractos de resinas de Larrea
tridentata (Lira et al, 2005).
3.Formulación
de un paquete tecnológico para el aprovechamiento del desecho de cabeza del
camarón de cultivo para la obtención de un producto precursor de quitina y
estudio de su mercado potencial en el mundo (Ciad, 2004). |
Venezuela |
Estudio Técnico-Económico:
Instalación de una planta procesadora de residuos de camarones para la
obtención de harina y quitina en Zulia (Pernía, 2005). |
Argentina, Chile y España |
Establecimiento de un sistema optimizado
y controlado de obtención de quitina y quitosano. Optimización y control de
la producción de quitosano y derivados (Cyted, 2000). |
Iberoamérica |
Formación de la Red Iberoamericana Sistema Quitina/Quitosano: Aplicaciones y Desarrollos en el Agro y la Industria (Cyted, 2002). |
Otro aspecto a ser
considerado en este sentido es el efecto que sobre los precios mundiales de
quitina y quitosano pueden imponer productores con ventajas competitivas,
especialmente algunos países asiáticos, los cuales han inundado el mercado
mundial en los últimos años con precios difíciles de igualar. Sin embargo, a
pesar de que éstos hechos pudieran ser perjudiciales para la producción local
de quitina y quitosano, sin lugar a dudas ampliarían el espectro de usos de
estos biomateriales también en nuestra región.
CONCLUSIONES
La quitina y,
especialmente, el quitosano parecen llamados a seguir incrementando
fuertemente, y a corto plazo, su presencia como agroquímicos de origen natural
en muchas áreas relacionadas con la agricultura. Las principales razones que
permiten vislumbrar este futuro inmediato son: la relativa facilidad de acceso y
los bajos costos de los materiales que permiten obtenerlos, la baja incidencia
ambiental que parecen poseer para la aplicación de volúmenes grandes, la baja
toxicidad para humanos y animales, la versatilidad de formas de usos
(soluciones, hidrogeles, películas) y el amplio espectro de uso que han
encontrado en la agricultura y actividades relacionadas, abarcando aspectos
como enmiendas de suelo, protección de semillas, estimulación del crecimiento,
inducción de mecanismos de defensa, protección de plantas contra fitopatógenos
(raíces, hojas, frutos), bactericida, nematicida, matriz para la liberación de
agroquímicos, protección postcosecha de frutos y vegetales, preservación de
productos, etc. Una ventaja adicional de estos materiales es que pueden ser
obtenidos a partir de fuentes muy diversas, pudiendo por ello generarse
materiales con distintas propiedades, lo cual hace que se continúe investigando
intensamente en este campo y generándose continuamente conocimiento nuevo que
permite mejorar y diversificar sus aplicaciones.
En lo que se refiere a
Latinoamérica también se puede vislumbrar un panorama prometedor a corto y
mediano plazo para el uso de estos biomateriales en el área de la agricultura.
En primer lugar, algunos cálculos han estimado que la región genera material
quitinoso que permitiría producir quitina y quitosano en cantidad suficiente
para satisfacer más allá de la demanda mundial actual. En segundo término, ya
existen en la región varias empresas que producen y comercializan quitina y
quitosano, un paso importante para comenzar a garantizar el abastecimiento
local de estos productos, lo que obviamente dependerá de los vaivenes del
mercado internacional. Finalmente, pero sumamente importante, la región cuenta
con una comunidad importante de investigadores que han dedicado buena parte de
sus esfuerzos al desarrollo de métodos de producción y caracterización de
quitina y quitosano así como también a estudios de aplicación en actividades
relacionadas con la agricultura.
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Copyright 2008 - Revista Científica UDO Agrícola
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