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Alteracin de materiales celulsicos por la actividad de hongos ambientales:
aspectos bsicos e impacto en el
patrimonio cultural
Saparrat, Mario1 & Nitiu, Daniela2
1Ctedra Microbiologa Agrcola, Fac. Cs. Agrarias y Forestales, UNLP. INFIVE,
CONICET-UNLP. Instituto Spegazzini, Fac. Cs. Naturales y Museo, [email protected] de Palinologa. Fac. Cs. Naturales y Museo, UNLP. CONICET.
Qu son los Hongos?
El trmino hongo sensu-stricto comprende a los
organismos pertenecientes al grupo
monofiltico Reino Fungi.
rbol filogentico universal inferido a partir del
anlisis de la variacin en la secuencia de nucletidos
del gen ARNr 16S/18S (Bull & Wichman, 2001)
Hibbett et al. 2007 (Mycological Research 111: 509547).
Destacados grupos fngicos
Chytridiomycota Ascomycota
Basidiomycota
Mucorales
Glomeromycota
HONGOS: formas vegetativas
Formas unicelularesFormas filamentosas
HONGOS: esporasReproduccin Sexual
Reproduccin Asexual
K!P! R!
HONGOS: hetertrofos
HONGOS: compuestos orgnicos
que pueden utilizar
Polmeros:
Insolubles en agua
Celulosa
Colgeno
Hemicelulosas
Lignina
Queratina
Quitina
Solubles en agua
Albmina
Amilosa
Compuestos simples
(hidro- y liposolubles):
Azcares
cidos Orgnicos
Compuestos fenlicos
Polmero ms abundante en la Tierra.
50 % del material vegetal seco (con excepciones en el
algodn (> 95 %).
Materia prima del papel, cartn y otros soportes as
como de varios tejidos de fibras naturales.
Celulosa
HONGOS: nutricin por absorcin,
involucrando mecanismos de
digestin extracelular
Asimilacin
Despolimerizaciny mineralizacin
naturaleza
polimrica e
insoluble
Celulosa
HONGOS: degradacin de
sustratos celulsicos
Sistemas enzimticos
extracelulares
Sistemas extracelulares activadores del oxgeno.
La celullisis fngica consiste en una serie de
procesos que incluye:
1. un evento inicial de acondicionamientoque consiste en la desorganizacin desectores cristalinos (amorfognesis);
2. otro de despolimerizacin extracelularque genera pooles de oligosacridos hastacelobiosa o incluso glucosa; y
3. un ltimo evento en el que se produce laoxidacin de la glucosa.
Cellobiohydrolase I (CBHI)
Ha sido propuesto un mecanismo de amorfognesis involucrando
agentes no hidrolticos (Arantes & Saddler 2010).
1 Amorfognesis
2 - Despolimerizacin extracelular:
Despolimerizacin
Celulosa(1000 a 10000 unidades
de glucosa)
Celobiosa(puede ser
transportado al interior del hongo)
Glucosa
1,4-glucosidasa
3 Oxidacin
en el interior del hongo
Respiracin Fermentacin
Celullisis
fngica
Polmero
Despolimerizacin
(Hidrlisis)
Solubles
Madera
Hongos celulolticos:
importancia
- Procesos de transformacin de la materia orgnica.
- Formacin y fertilidad de suelos y compost.
- Fuente de enzimas extracelulares de inters industrial:
- refinamiento de bobinas de papel y fibras textiles,
- bioconversin de residuos agrcolas y forestales en bioetanol de segunda generacin,
- incremento en el valor nutritivo de los forrajes para rumiantes.
Humus!
PMOs
Una mezcla enzimtica comercial
conteniendo PMO (Novozymes, Cellic
CTec2) est disponible en el mercado.
pero hay otros efectos de los
hongos celulolticos!
Elementos comunes:
Hongos y material celulsico
como sustrato de los hongos
los efectos negativos de los
hongos celulolticos
Enfermedades.
Biodeterioro de materiales (incluidos
alimentos).
Biodeterioro
Cualquier cambio indeseable en un material
causado por la actividad metablica de un
microorganismo u organismo vivo.
Los microorganismos que deterioran los
materiales forman el bio-film sobre ellos,
sea utilizando como soporte y/o como
fuente de nutrientes y energa, lo que
afecta las propiedades del material.
El biodeterioro de
materiales slidos se
inicia con la formacin
de un biofilm.
Hongos identificados en libros,
documentos, fotografas, y otros
patrimonios culturales en
soportes celulsicos Alternaria alternata
Aspergillus melleus
Aspergillus sclerotiorum
Cladosporium cladosporioides
Penicillium sp.
Penicillium purpurogenum
Pithomyces chartarum
Ulocladium alternarie
Levaduras
Penicillum sp
Exophiala jeanselmei
Fusarium sp
Cladosporium fusiforme
Aspergillus ochaceus
Cladosporium sphaerospermum
Alternaria sp.Aspergillus fumigatus
Aspergillus candidus
Cladosporium cladosporioides
Aspergillus oryzae
Bipolaris sorokiniana
Los hongos y su relacin
con el papel
Fuente de C y energa.
Soporte de crecimiento.
Vehculos de dispersin.
Condiciones de ataque fngico
sobre papel
- Temperatura (20-30 C);
- Humedad/actividad agua (60 %);
- pH (5,6);
- Base de nutrientes (papel y sus
componentes);
- Disponibilidad de esporas fngicas.
Muestra
Superficie de la Muestra
Observacin microscpica del
desarrollo central color negro
(Alternaria sp.)
Colonias desarrolladas a
partir de la muestra.
Observacin microscpica
del desarrollo de coloracin
verde (Penicillium sp.).
Muestreo en el Museo, Archivo
y Biblioteca
Atalfo Serafn Prez Aznar (2015-La Plata)
Prevencin de la contaminacin
fngica en indoor
Control climtico, reducir el nivel de
humedad hasta 40 %.
Limpieza y mantenimiento de la
infraestructura del lugar.
Monitoreo microbiolgico.
Principalmente
en estado de esporas
Accin de los hongos en los
fenmenos de deterioro de papel
Participacin de enzimas despolimerizantes.
Activacin de reacciones oxidativas
y produccin de cidos orgnicos.
Alteracin mecnica del papel.
Dao estructuralDao esttico
Ataque fngico de papel
esporas
Dao esttico del papel
Produccin de metabolitos fngicos
pigmentados y su acumulacin en la trama
del papel.-
Manchas pardo-rojizas.
Este fenmeno se ha relacionado con:
- depsitos de xidos y sales de hierro,
- alteracin de las fibras del papel,
- acumulacin de componentes aditivos utilizados en la elaboracin de papel, y
- oxidacin de la celulosa por aditivos usados en la elaboracin de papel.
Dao esttico: foxing
Dao estructural
Prdida de la masa del
papel y estrs mecnico
Despolimerizacin de celulosa
Pinzari et al. 2006
Polmero
Despolimerizacin
(Hidrlisis)
Solubles
Mucorales
Degradacin de papel
Azcares solubles
Desarrollo de micobiota asociada
Investigaciones en curso
Monitoreo de la carga fngicaambiental y otros bioaerosolesasociados a salas de exposicin ydepsitos del Museo de La Platabajo la direccin de la Dra. DanielaNitiu (Ctedra de Palinologa. Fac.Cs. Naturales y Museo, UNLP).
Control del deterioro fngico depapel usado en conservacin conradiacin gamma bajo la direccinde la Dra. Ana Calvo (CNEA,Ezeiza).
Gracias por
su atencin!!
)