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HIDROLIZADOS DE PROTEÍNAS COMO BIOESTIMULANTES VEGETALES

Por: Giuseppe Colla, Departamento de Agricultura y Ciencias Forestales, Universidad de Tuscia, Italia
email: giucolla@unitus.it

 

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Los hidrolizados de proteínas (PH) son un grupo de bioestimulantes vegetales que se producen por hidrólisis enzimática y/o química y contienen una mezcla de péptidos y aminoácidos. También pueden contener otros compuestos que pueden contribuir a su acción bioestimulante, como carbohidratos, fenoles, elementos minerales, fitohormonas y otros compuestos orgánicos.

Los PHs han demostrado una amplia variedad de beneficios para los cultivos, y tienen la capacidad de afectar a múltiples funciones de la planta. En el artículo de investigación publicado "Protein hydrolysates as biostimulants in horticulture" Colla, et al* explican detalladamente los numerosos procesos fisiológicos que se ven afectados con la aplicación de PHs: aumentos del metabolismo del carbono y el nitrógeno, potenciación del metabolismo secundario, regulación al alza de genes que codifican para la absorción de nitratos y estimulación de actividades enzimáticas relacionadas con la absorción de hierro de las raíces (actividad quelato férrico reductasa). Los aminoácidos y los péptidos actúan como agentes complejantes de los nutrientes impidiendo su insolubilización (mayor biodisponibilidad de nutrientes); los PH también pueden estimular el crecimiento de las raíces finas y, por tanto, la capacidad de éstas para absorber nutrientes. Además, los PH pueden potenciar las actividades microbianas y enzimáticas del suelo, lo que se traduce en una mejora de la fertilidad biológica. Los resultados anteriores explican por qué las plantas tratadas con PHs suelen mostrar un aumento de la absorción y asimilación de nutrientes.

En el artículo de referencia también se ilustra cómo los PH pueden interferir en el equilibrio fitohormonal de la planta e influir en el crecimiento, el desarrollo y la productividad debido a la presencia de péptidos específicos y precursores de la biosíntesis de fitohormonas (por ejemplo, el triptófano). Se ha determinado que varios PH tienen actividades similares a las hormonas y pueden provocar actividades similares a las de la auxina y la giberelina en las plantas, estimulando la germinación de las semillas, el enraizamiento, la fructificación y el crecimiento de los brotes. En cuanto a la calidad de los productos, se ha demostrado que los PH mejoran el color, la textura y el valor nutricional (por ejemplo, los fitoquímicos) de frutas y verduras. Y se ha demostrado que la aplicación de PHs evita o reduce la pérdida de cosechas causada por las condiciones adversas del suelo y el estrés ambiental, como la salinidad, la sequía, la alcalinidad y la deficiencia de nutrientes. Estos resultados se deben a varios mecanismos, como el aumento del crecimiento de las raíces y la mejora de la relación raíz/brote, la mejora de la nutrición de las plantas, la mejora de la estabilidad de las membranas celulares, la acumulación de osmolitos, la estimulación del sistema de defensa antioxidante y el cambio del estado hormonal.

Los beneficios obtenidos con el uso de los PH suelen aumentar con las aplicaciones repetidas y dependen de muchos factores, como la especie o el cultivar del cultivo, la fase fenológica, las condiciones ambientales, el momento y el modo de aplicación. Los PH pueden aplicarse a los cultivos mediante pulverización foliar, aplicación al suelo (utilizando un equipo de aplicación de microgránulos o un sistema de fertirrigación) y tratamiento de semillas. En general, se prefiere la aplicación foliar de PH porque permite repetir las aplicaciones de bioestimulantes a lo largo de la temporada de crecimiento del cultivo.

Más del 90% de los productos de PH del mercado mundial se basan en productos obtenidos mediante hidrólisis química de proteínas de origen animal, mientras que los PH producidos enzimáticamente a partir de fuentes vegetales son menos comunes.

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Los PH a partir de proteínas animales suelen producirse mediante hidrólisis química en condiciones ácidas o alcalinas. La hidrólisis ácida es un proceso agresivo con altas temperaturas que ataca los enlaces peptídicos, lo que provoca una alta concentración de aminoácidos libres, además de la destrucción de varios aminoácidos y, posiblemente, de otros compuestos útiles. La hidrólisis química también puede dar lugar a la racemización, o conversión de aminoácidos libres de la forma L a la forma D, lo que hace que el PH sea potencialmente menos eficaz o incluso tóxico para las plantas. El uso intensivo de ácidos/álcalis en la hidrólisis química aumentará la salinidad del PH.

Es importante que los cultivadores consideren cuidadosamente las dosis de uso. Se han notificado algunos efectos fitotóxicos y depresiones del crecimiento con aplicaciones de algunos productos PH de origen animal que pueden atribuirse a una composición de aminoácidos desequilibrada, una mayor concentración de aminoácidos libres en forma D y una elevada salinidad. Los PH de origen vegetal no suelen conllevar el mismo riesgo y son seguros para los cultivos.   

La hidrólisis enzimática es la más utilizada en la producción de PH de origen vegetal. Este proceso de hidrólisis de proteínas se lleva a cabo mediante enzimas proteolíticas que son más suaves que los ácidos/álcalis y no requieren altas temperaturas. Además, suelen dirigirse a enlaces peptídicos específicos, lo que da como resultado una combinación de aminoácidos y péptidos de longitud variable, baja salinidad y composición consistente.

La concentración de péptidos y el contenido de aminoácidos libres en los PHs varían ampliamente y dependen de la proteína de origen y del proceso de hidrólisis utilizado. Las concentraciones de péptidos suelen ser mayores en los PH derivados enzimáticamente que en los derivados químicamente. La hidrólisis enzimática, al ser más selectiva en el corte de la proteína que la hidrólisis química, ofrece a la industria la posibilidad de maximizar la producción de péptidos bioactivos en los PH. Estos péptidos actúan como moléculas de señalización que modulan la proliferación y expansión celular, la reproducción de las plantas, el desarrollo de estomas y tejidos vasculares y la respuesta al estrés. Los péptidos de señalización (también llamados "hormonas peptídicas") son cadenas cortas de aminoácidos (de 2 a 50 aminoácidos) con secuencias de aminoácidos específicas; una característica común de los péptidos de señalización es que su actividad biológica se produce a muy baja concentración (nM). Este último hallazgo explica por qué los PH actúan como bioestimulantes vegetales a dosis de aplicación muy bajas (pocos litros por hectárea).