PRODUCCIÓN DE AGENTES DE CONTROL BIOLÓGICO

1. PRODUCCIÓN DE AGENTES DE CONTROL BIOLÓGICO M. Pía Cerdeiras CATEDRA DE MICROBIOLOGÍA FACULTAD DE QUIMICA

2. Requisitos para el desarrollo de un ACB • Selección de un agente superior. • Producción abundante y a un costo adecuado de propágulos. • Formulación adecuada. • Vida útil del producto final adecuada, preferiblemente sin refrigeración. • Eficacia alta y estable en condiciones de uso a través de un sistema de aplicación adecuado. • Registro/aprobación. • Patente

3. Producción

4. Producción de ACBs • Fermentación sumergida (sustrato líquido) (FSL) • Fermentación sobre sustrato sólido (FSS).

5. Crecimiento Crecimiento implica un aumento ordenado de todos los componentes de un organismo y no solamente de alguno de ellos. En organismos unicelulares el crecimiento conduce a un aumento en el número de células más que un aumento en el tamaño celular

6. Crecimiento de un microorganismo en medio de cultivo líquido

7. Crecimiento en cultivo en lote (batch) Luego de la adición de m.o. al medio líquido fresco se observa la siguiente cinética de crecimiento • Fase lag - las células se adaptan al nuevo ambiente, aun no se dividen • Fase exponencial (log) - velocidad máxima de crecimiento bajo condiciones particulares, tiempo de generación mínimo • Fase estacionaria - sin crecimiento neto, vc=0 ó estadísticamente = 0 cuando: vc=vm (vel. crecimiento es igual a la de muerte) • nutrientes limitantes, pero suficientes para mantener actividad • acumulación de desechos, inhibición del crecimiento • Fase de muerte - velocidad de muerte celular > velocidad de división celular

9. Fermentación sobre sustrato sólido Existe falta de conocimiento en cuanto a patrones y cinética de crecimiento en FSS • La disposición 3-D del micelio y del sustrato. • La heterogeneidad del sustrato en sí. • La dificultad de obtener medidas directas de la biomasa microbiana formada.

10. Evaluación del crecimiento • 1- Determinación del número de microorganismos • Métodos directos: recuento total • Métodos indirectos: recuento de viables

11. 2- Determinación de la masa celular • Métodos directos • Medida de la masa • Medida del volumen • Métodos indirectos • Determinación del contenido de N, C, P, etc • Turbidimetría • 3- Determinación de la actividad celular • Actividad enzimática • Concentración de un metabolito • Medida de la respiración

12. Diferencias entre FSS y FSL • Algunos hongos filamentosos no pueden ser crecidos en FSL. • Algunos hongos sólo esporulan en FSS. • Los sistemas de fermentación a nivel industrial están más desarrollados para la FSL. • Los sistemas de FSL son más fáciles de controlar (temp., pH., etc.).

13. El método de producción afecta la cantidad y calidad del inóculo del ACB • Medio de cultivo • Relación C/N • Actividad de agua • Sistema de cultivo (FSL oFSS) • Momento de la cosecha • Temperatura, pH, aereación, agitación, etc

14. El método de producción afecta la cantidad y calidad del inóculo del ACB • Medio de cultivo • Relación C/N • Actividad de agua • Sistema de cultivo (FSL oFSS) • Momento de la cosecha • Temperatura, pH, aereación, agitación, etc

15. Influencia del medio de cultivo sobre la eficiencia de las ascosporas de Talaromyces flavus contra marchitamiento a Verticilium Spores produced per petri dish 2 x 1010 4 x 1010 8 x 109

16. El método de producción afecta la cantidad y calidad del inóculo del ACB • Medio de cultivo • Relación C/N • Actividad de agua • Sistema de cultivo (FSL oFSS) • Momento de la cosecha • Temperatura, pH, aereación, agitación, etc

17. Relación C/N del medio de cultivo afecta la morfología de los conidios de Colletotrichum truncatum 10:1 30:1 80:1

18. Relación C/N del medio de cultivo afecta la calidad de los conidios de Colletotrichum truncatum

19. El método de producción afecta la cantidad y calidad del inóculo del ACB • Medio de cultivo • Relación C/N • Actividad de agua • Sistema de cultivo (FSL oFSS) • Momento de la cosecha • Temperatura, pH, aereación, agitación, etc

20. Efecto del potencial de agua (WP) sobre la cantidad y calidad de conidios de Trichoderma harzianum Medio WP Biomasa Log conidia Germinación Mpa g/l por g (%) RM8+0% glicerol -0.8 358 A 10.72 A 4.0 A RM8+3% glicerol -2.0 492 D 10.75 A 15.3 B RM8+6% glicerol -2.8 447 C 10.86 B 35.9 C RM8+9% glicerol -3.7 444 C 11.04 C 67.3 D RM8+12% glicerol -4.8 400 B 10.76 A 37.0 D

21. El método de producción afecta la cantidad y calidad del inóculo del ACB • Medio de cultivo • Relación C/N • Actividad de agua • Sistema de cultivo (FSL oFSS) • Momento de la cosecha • Temperatura, pH, aereación, agitación, etc

22. Influencia del sistema de cultivo sobre la producción de conidios de Trichoderma harzianum Sistema de cultivo Parámetro Sólido Líquido Producción (log esporas/ml) 10.0 8.0 Tiempo de incubación (h) 76.0 48.0 Productividad (log esporas/ml/h) 8.1 6.3

24. Propiedades de esporas de Trichoderma harzianum producidas por FSS y FSL

25. El método de producción afecta la cantidad y calidad del inóculo del ACB • Medio de cultivo • Relación C/N • Actividad de agua • Sistema de cultivo (FSL oFSS) • Momento de la cosecha • Temperatura, pH, aereación, agitación, etc

26. Crecimiento de un microorganismo en medio de cultivo líquido

27. Cosecha (h) Productividad UFC ml –1 Viabilidad luego de 300 días 4C 25C 43 0 0 0 64 2.5 x 106 19 12 87 5.2 x 107 41 17 91 6.1 x 107 59 29 113 1.0 x 108 78 62 120 1.2 x 108 86 73 135 1.2 x 108 98 82 160 1.25 x 108 98 88 Efecto del momento de la cosecha sobre la viabilidad de clamidosporas de Gliocladium virens Eyal et al., 1997

28. El método de producción puede afectar la morfología, cantidad y calidad de los elemento de propagación • Grosor de la pared de los conidios • Tipo y tamaño de los conidios • Velocidad de germinación • Hidrofobicidad • Vida útil • Productividad • Resistencia al UV • Eficiencia como biocontrolador

29. Formulación

30. Formulación La mezcla de ingredientes y la forma de preparar un principio activo para su empaque, almacenamiento y expedición al lugar de uso.

31. Cuatro funciones básicas de la formulación: • Estabilizar el principio activo. • Ayudar en su manejo y aplicación. • Protegerlo de factores ambientales adversos en el sitio de acción, y por lo tanto aumentar su persistencia. • Aumentar su actividad en el sitio de acción, ya sea por aumento real de la actividad, y/o por aumento de la reproducción, contacto o interacción con el patógeno diana.

32. Problemas hallados durante la formulación de ACBs. Cosecha Estabilización Almacenamiento Aplicación Post-aplicación

33. Tipos de formulaciones Productos secos Polvos, gránulos Perlas de alginato, capsulas Polvos mojables Productos líquidos Suspensiones acuosas u oleosas Emulsiones w/o o o/w

34. Aditivos (excipientes) • Carriers • Binders • Adherentes • Surfactantes • Emulsificantes • Humectantes • Desecantes • Protectores solares

35. Supervivencia de Pseudomonas fluorescens en diferentes carrier a 25°C Número de P. flourescens (10x UFC/g) a distintos días de almacenamiento Carrier 0 30 60 Turba 6.6 a 5.2 a 4.4 a Talco 6.8 a 3.7 c 2.9 b Lignita 6.4 a 4.9 b 2.7 b (Rabidran & Vidhyasekaran, 1996)

37. Número de conidias y clamidosporas de Trichoderma en tierra

38. Supervivencia de IK726 con y sin agregado de desecante

40. Formulación óptima se relaciona con: • El ACB en particular • Método de producción • Excipientes