DESARROLLO DE UN PROCESO A ESCALA DE LABORATORIO PARA LA CONSERVACIÓN Y PRODUCCIÓN DE CEPAS NATIVAS DE MONASCUS SPP. A PARTIR DE LA BIODIVERSIDAD FÚNGICA ECUATORIANA.

AUTOR: AYALA PASTAZ, KLÉVER BAYARDO

Contenido

2 Instituciones ejecutoras

3 Instituciones auspiciantes

4 Planificación

5 Tipo de investigación

6 Escalado

7 Equipo técnico

8 Importancia

9 Situación problémica

10 Problema científico

11 Objeto de estudio

12 Objetivos

12.1 Objetivo general

12.2 Objetivos específicos

13 Campo de estudio

14 Hipótesis

15 Plan de tareas

16 Resultados y aportes

17 Inversiones

18 Sostenibilidad

19 Referencias bibliográficas

1 Título del proyecto

Desarrollo de un proceso a escala de laboratorio para la conservación y producción de cepas nativas de Monascus spp. a partir de la biodiversidad fúngica ecuatoriana.

2 Instituciones ejecutoras

3 Instituciones auspiciantes

Institución	Representante	Sector productivo	Contacto

4 Planificación

Plan	Programa	Proyecto	Línea de investigación

5 Tipo de investigación

Básica

Aplicada

Desarrollo Experimental

Innovación

6 Escalado

Laboratorio

Banco

Piloto

Semi-industrial

Industrial

7 Equipo técnico

Nombre	Cargo	Institución	Título Académico	Grado Científico
				)
Kléver Ayala	Investigador (Tesista)	UTN Instituto de Posgrado	Ing. Forestal

8 Importancia

8.1.- Importancia científica

               El género Monascus encierra tres especies principales (M. pilosus, e M. ruber M. purpureus) perteneciente a la familia Monascaceae y a la Ascomyceta clase (Pitt, 1997), cuya característica más importante es la capacidad de producir metabolitos secundarios de estructura polyketidic, (Juszlová, 1996), algunos de ellos con un fuerte color amarillo, naranja o pigmentación roja. Las dos primeras especies son más importantes para la producción de pigmentos, mientras que M. ruber se asocia a la descomposición de varios alimentos. fáciles de encontrar en varios ecosistemas, estos hongos se utilizaron originalmente en China y Tailandia, para la preparación de angkak, un arroz fermentado de color rojo fuerte que encuentra varios usos, desde que confiere color a otros productos como el vino, el queso y la carne, al medicinales utiliza y como conservante de carne (Wong, 1981). En este momento, varias industrias comercializar el rojo, el arroz molido como un suplemento alimenticio natural capaz de reducir el colesterol en la sangre, mientras que otros venden el producto seco o extractos purificados como colorantes alimentarios (ALLOK, 2003).(CarvalhoI, OishiI, PandeyII, & Soccol, 2005).

               Entre los pigmentos producidos por Monascus, los rojos son considerados como los más importantes, ya que estos pueden ser utilizados como sustitutos de los nitritos en los productos cárnicos y para los colores sintéticos tales como eritrosina (FD y C Red no. 3) (Johns y Stuart, 1991, Fabre, 1993). países orientales como Japón hacen un amplio uso de estos pigmentos desde hace décadas - para una instancia, como pigmentos al agua amarilla solubles en golosinas (Watanabe, 1997), o pigmento rojo de vino de arroz rojo.(CarvalhoI et al., 2005)

Monascus produce varios metabolitos secundarios, tales como pigmentos, monacolinas, ácido gamma-aminobutírico (GABA), y ácido dimerumic. Un total de 6 pigmentos naturales conocidos llamados azaphilones son producidos por Monascus e incluyen amarilla (monascin y ankaflavin), naranja (monascorubrin y rubropunctatin), y púrpura rojizo (monascorubramine y rubropunctamine); cada uno puede tener actividad biológica. Commerical la utilización de residuos agroindustriales para el pigmento y la producción de enzimas a partir de M. purpureus está documentado. El pigmento natural de Monascus también mejora las características organolépticas de varios quesos. Monascidin A, otro constituyente de Monascus, se ha caracterizado como citrinin por métodos cualitativos, espectros de masas y de resonancia magnética nuclear. Citrinina es un miotoxina especialmente tóxico para los riñones y el hígado y el tejido es sospechoso de ser cancerígeno renal que conduce a los tumores renales. monacolina K y citrinin son derivados de policétidos y, por tanto, se producen al mismo tiempo. Los métodos químicos están disponibles para eliminar citrinin y retener monacolina K en arroz de levadura roja, (Drugs.com, 2016).

Los Pigmentos Monascus se pueden dividir en dos, a saber pigmento intracelular (insoluble en agua ), y pigmentos extracelular ( soluble) . Policétido pigmento Monascus también llamado azaphilone. Ankaflavin y monascin es un pigmento amarillo. Rubropuktatin y pigmentos de color naranja se monaskurubrin Mientras rubropuktamin y es monaskorubramin pigmento marrón. La concentración de pigmento se puede estimar mediante el uso de un espectrofotómetro a la longitud Wave 370, 420, y 500 nm para cada pigmento amarillo, naranja y rojo. El pigmento puede formar complejo con otros compuestos, tales como ácido glutámico por lo que más fácilmente soluble en agua. Pigmento rojo, amarillo y naranja (naranja) no son solubles en agua, (K.H.Timotius, 2004).

Hawksworth et al. (1995) incluido Monascus en la familia Monascaceae, Eurotiales. son tres principales especies conocidas, M. piloso, M. purpureus y M. ruber (Pitt, 1997). Es común que las cepas de Monascus se originan a partir tradicional comida oriental (Sabater et al., 1999). Muchas investigaciones recientes se centran en Monascus hongos debido a su potencial bioactivo en la producción de esos son metabolitos secundarios, tales como pigmentos, pigmentos amarillos, naranjas y rojos (Su, Wang y Pan 2003; Lin, Li y Lai, 2005), antihipercolesterolémico agentes, tales como monacolina K y agente hipotensivo, - ácido butírico amino (GABA) (Lin, Li y Lai, 2005; Endo, Komagata y Shimada, 1986) y sustancias antibacterianas, incluyendo pigmento y citrinin (Como monascidin A) (Blanc et al., 1995a). monacolina K (Conocido como lovastatina, mevinolina y Mevacor) es un metabolito secundario producido por Monascus y Aspergillus (Endo A, 1979). Monacolina K es inhibidor a la coenzima 3-hidroxi-3-metilglutaril A reductasa (HMG-CoA reductasa), una enzima responsable de la biosíntesis del colesterol (Endo, y Komagata Shimada, 1986), (Suharna, 2015).

Los resultados del proyecto principalmente los protocolos de aislamiento y producción de la célula de Monascus spp, representan una novedad científica, debido a que se trata de cepas nativas ecuatorianas que por primera vez son estudiadas. Dichos resultados se pueden publicar en revistas científicas de alto impacto, contribuyendo de esa forma al desarrollo científico del campo fúngico de células filamentosas y con impacto positivo en el desarrollo de la micología ecuatoriana.

8.2.- Importancia técnica

La naturaleza es una biblioteca que hemos ido descifrando a través de los siglos. El entendimiento científico nos ha proporcionado innumerables beneficios que van desde productos medicinales hasta una visión holística del lugar del hombre en la naturaleza, (Biodiversidad, 2016).

En este sentido la es de suma importancia Aislar, identificar y caracterizar la especie de Monascus nativa, establecer el medio de cultivo para el desarrollo de la cepa y elaborar un protocolo para la conservación y almacenamiento de las cepas productivas de pigmentos a partir de Monascus spp. que sean de mayor potencial, contribuyendo de manera significativa según su característica individual a varios campos de la producción.

Monascus ruber, hongo no patógeno y frecuentemente utilizado en procesos alimentarios para generar aromas, color y mejorar la calidad nutricional de los productos de fermentación,(Angarita, 2014).

El hongo Monascus spp. Es capaz de sintetizar muchos metabolitos secundarios, tales como pigmentos, monacolinas, ácido aminobutíirico, ácido dimerumico y otros (Chen y Hu 2005; Cheng y col., 2010; Hong y col., 2012; Juzlová y col., 1996; Knecht y col., 2006; Liu y col. 2011; Wild y col. 2002). Los pigmentos producidos por Monascus han sido ampliamente utilizados en la industria alimentaria, especialmente en países como China, Japón y otros países del sureste asiático (Dufossé y col. 2005) para preparar un arroz fermentado, que encuentra diversas aplicaciones que van de conferir color a productos como el vino, el queso y la carne, usos medicinales y como conservante de carne (Wong & Koehler, 1981). Por otra parte, los pigmentos producidos por Monascus poseen una amplia gama de actividades biológicas, tales como propiedades anti-mutagénicas y propiedades anticancerígenas (Akihisa y col., 2005a; Izawa y col., 1997; Su y col., 2005), propiedades antimicrobianas (Kim y col., 2006b; Martínková y col., 1995, 1999), presentan características con potencial de anti obesidad (Kim y col., 2007a, b); así mismo pueden ser utilizados en el área textil (Velmurugan y col. 2010a, b). Los resultados esperados del proyecto representan un aporte tecnológico, debido a que se trata de cepas nativas ecuatorianas por primera vez serán conservadas en un banco de recursos genéticos microbianos, generando a la vez la posibilidad futura para usarlas en la industria de alimentos en la producción de pigmentos, así como en la industria de la salud.

Importancia económica.

Los colorantes naturales ganan terreno en alimentación. Así se desprende de un estudio de MINTEL. Esta tendencia global está liderada por la Comunidad Europea, donde la demanda de colorantes naturales ha supuesto un aumento significativo del mercado, que se prevé que continuará en los próximos años, aunque de manera más atenuada. Se estima un crecimiento alrededor de un 6,4% hasta 2020, el mercado colorante natural de Europa occidental , que le valió usd306m en 2014 crecerá un 6,4 % CAGR a USD 445.7m ( E423,26m ) en 2020 , impulsado por las políticas gubernamentales favorables (ainia, 2015).

Mercado global.

Un reciente estudio de PR Newswire de 2012, publicado por Transparency Market Research “Global Food Colors Market - Global Industry Analysis, Size, Growth, Share and Forecast, 2011 – 2018”, indica que el mercado global de la industria de colorantes para alimentos en el año 2011 fue de USD 1.615 millones y se estima que alcanzará en 2018 unos USD 2.154 millones, a una tasa de crecimiento anual compuesto de 4,3% entre los años indicados. Del mercado global los alimentos representan un 70%, los refrescos un 27% y las bebidas alcohólicas un 3%, según el nuevo informe elaborado en 2011 por Mintel and Leatherhead Food Research “The Global Market for Food Colours”. A su vez, este mercado se distribuye en 36% en Europa, 28% en Estados Unidos, 10% en Japón, 8% en China y 18% en Canadá, Australia y mercados emergentes, tales como India y Brasil. Los principales compradores de colorantes naturales son países europeos, EE.UU. y Japón. Se espera que el crecimiento de la demanda de estos productos durante los próximos cinco años, esté dado por el aumento del consumo de alimentos procesados y congelados, especialmente en Asia Pacífico y América Latina. Igualmente, su uso en nuevas aplicaciones como alimentos horneados, dulces, cervezas y otras bebidas alcohólicas, ayudaría a dicho aumento. En 2012 el consumo mundial de estos aditivos en la industria de alimentos fue de 49.600 toneladas y se espera que crezca a una tasa anual compuesta de 3,8% entre 2013 y 2018. En el caso de EE.UU.,

el consumo de estos productos crece significativamente en alimentos para niños, tales como confites, bebidas y snacks. Durante el período 2008 – 2011, los principales proveedores fueron Los Países Bajos, Alemania, España y Perú (Trade Map). Actualmente Perú es el principal productor y exportador mundial de cochinilla y sus derivados (carmín de cochinilla, ácido carmínico y lacas). Por otro lado, los cuatro principales compradores en el mismo período son Japón, EE.UU., Alemania y México, siendo este último el comprador número uno en 2011, (Agrimundo, 2013).

Situación nacional - Chile

En tablas 1 y 2 se muestra el comportamiento de las exportaciones e importaciones de colorantes naturales para la industria alimentaria entre 2008 y 2012.

Tabla 1. Exportaciones chilenas
Países	USD FOB
Países	2008	2009	2010	2011	2012
México	399.023	182.581	803.600	1.678.392	1.223.380
EE.UU.	467.824	446.500	914.604	1.060.353	960.481
Venezuela	243.271	56.000	308.334	350.845	57.091
Alemania	469.144		113.550	232.692
Ecuador	51.762	68.189	111.775	197.372	80.286
Perú	21.361	25.796	127.995	239.069	56.267
Brasil	36.000		10.183	88.780	263.021
China	6.978	39.556	88.893	178.073	82.036
Otros	640.333	573.270	523.253	623.520	275.013
Total	2.335.696	1.391.892	3.002.187	4.649.096	2.997.575

Tabla 2. Importaciones chilenas
Países	USD CIF
Países	2008	2009	2010	2011	2012
China	13.220.760	13.726	14.862	2.168.317	20.855.490
Perú	899.714	1.038.599	2.447.462	4.335.007	1.337.632
México	98.877	111.652	185.094	246.020	203.953
Argentina	97.092	95.248	185.001	265.719	187.544
EE.UU.	15.594	39.004	107.590	150.215	88.015
Alemania	71.922	18.987	107.284	88.835	62.780
España	173.388	74.807	3.959	412	18.430
Brasil	10.020	8.553	27.780	32.339	137.268
Otros	172.676	61.767	162.334	90.647	173.125
Total	14.760.043	1.462.343	3.241.366	7.377.511	23.064.237

En los últimos cinco años, las exportaciones de la industria de colorantes naturales como aditivos para la industria de alimentos en Chile mostraron un crecimiento fluctuante totalizando un 28%. Por otra parte, las importaciones lo hicieron en un 56%. Analizando la dinámica del intercambio comercial año a año, se puede ver un aumento significativo de las importaciones en los años 2008, 2011 y 2012, lo que podría deberse a una demanda de colorantes naturales para alimentos distintos de los que Chile hasta ahora produce. Solo entre 2011 y 2012 éstas crecieron un 213%, (Agrimundo, 2013).

Por lo antes expuesto se puede anticipar que en un futuro la implementación del proyecto a escala industrial generaría ingresos por conceptos de venta de productos y subproductos del Monascus spp. que podría abastecer la demanda nacional ecuatoriana, contribuyendo a la vez de manera significativa a la balanza comercial del país.

8.3.- Importancia social:

El estudio y el uso de pigmentos naturales en las industrias de los alimentos han aumentado en los últimos años debido a la toxicidad presentada por los pigmentos artificiales. (Meinicke, Cesar, Vendruscolo, Esteves, & Luiz, 2013).

Debido al alto potencial de los pigmentos de Monascus spp. Como aditivos alimentarios; este microorganismo se estudió con más intensidad en la última década (Martfnkova y col., 1995; Zhang y col., 2000, Babitha y col., 2006). No solo en países orientales se han utilizado estos pigmentos naturales, también los pigmentos rojos de Monascus se utilizan en países europeos, y en Estados Unidos como sustituto de nitritos para el curado de carne, por ejemplo, los embutidos, los cuales deben su color rosa a la acción de los nitritos sobre la mioglobina, (Chen y Hu 2005;). De esta manera, se puede evitar el uso de compuestos nitrogenados en alimentos, disminuyendo el riesgo de padecer algún tipo de cáncer por el consumo de estos productos. En el continente asiático han sido utilizados para colorear alimentos, como conservadores de carne y pescado, como agentes de sabor debido a sus aromas y sabores especiales (Lin y col., 2008), y en la producción de vino de arroz rojo (Maeda y col., 2007), y en la industria farmacéutica y textil. (Benavente-Valdés., 2011) (M. E. Velázquez, 2013).

Los resultados podrán generar un impacto social, tanto por el incremento del nivel educativo de la población en el manejo de la biodiversidad fúngica, la posibilidad de crear nuevas fuentes de empleo en el campo biotecnológico y la utilización de los productos y subproductos del Monascus spp. para mejorar la calidad de la salud de la población.

Empleo; La utilización de residuos agroindustriales como materia prima de bajo costo para la producción de pigmentos microbianos está generando interés. El aprovechamiento de los residuos agroindustriales constituye una alternativa para solucionar los problemas de contaminación que se generan en la industria, además de promover la creación de ciencia y tecnología dedicadas a la producción de pigmentos para su posterior aplicación; abriendo de esta manera nuevas oportunidades de generación de empleos haciendo a las empresas más competitivas. (M. E. Velázquez, 2013).

La posibilidad de emplear a nivel industrial las cepas aisladas de mejor potencial en la producción de productos y sub productos derivadas de la especie Monascus, abre las puertas a la generación de fuentes de empleo y la dinamización de la producción en el país.

Educación; El bioconocimiento y la valoración de los servicios ecosistémicos articulan el patrimonio natural con el talento humano, la investigación, la tecnología y la innovación. Este enfoque representa una enorme oportunidad para diversificar la matriz productiva del país. “5.1.2. Tecnología, innovación y conocimiento”, En el marco de la estrategia de acumulación, distribución y redistribución, el desarrollo de las fuerzas productivas se centra en la formación de talento humano y en la generación de conocimiento, innovación, nuevas tecnologías, buenas prácticas y nuevas herramientas de producción, con énfasis en el bioconocimiento y en su aplicación a la producción de bienes y servicios ecológicamente sustentables. Estos procesos se orientan en función de la satisfacción de las necesidades del país y, por ello, conllevan el fomento de los sectores productivos priorizados para la transformación de la matriz productiva a mediano y largo plazo. La posibilidad de alcanzar una estructura productiva basada en el conocimiento tecnológico depende, en gran parte, de la inversión en investigación, desarrollo e innovación (I+D+i). Este proceso contribuye al incremento de la productividad general de la industria y se orienta hacia la satisfacción de las necesidades y el fomento de las capacidades de la población. En el Ecuador, esta inversión en 2007 fue del 0,23% del PIB, en tanto que dos años después, en 2009, fue del 0,44% en relación al PIB (MCCTH, 2013), lo cual significa un crecimiento considerable en un tiempo reducido. Sin embargo, esta inversión es inferior al promedio regional de 0,66% y mucho menor que países como Brasil y España, que superan el 1% de inversión en relación al PIB, o países como Alemania y Estados Unidos que se acercan al 3%. En cuanto a creación de conocimiento de relevancia científica, según SCImago Journal Ranking (SJR), el Ecuador cuenta con tres revistas indexadas al 2011. Estas revistas generaron en el mismo año un total de cuatrocientos seis documentos citables, número muy inferior al de países como Colombia que contó con cerca de cuatro mil quinientos documentos citables, o Argentina que publicó alrededor de nueve mil quinientos artículos. Esto evidencia la necesidad de desarrollar una cultura de investigación científica en el país, así como de fomentar la publicación de artículos y de revistas indexadas. En el plano del comercio internacional, se deberá priorizar la exportación de bienes y servicios derivados del bioconocimiento hacia aquellos países con déficits en estos productos. La planificación sostenida de la formación del talento humano, atada al incremento de la calidad educativa en todos los niveles y modalidades, generará en el largo plazo mayores capacidades en la población y mayores oportunidades laborales vinculadas a la transformación social del país. De igual forma, la mejora sostenida de la calidad del sistema educativo generará no solo talento humano, sino seres humanos holísticos para quienes el conocimiento sea principalmente un mecanismo de emancipación y creatividad. (SENPLADES, 2013).

En este sentido con el proyecto se podrá incurrir en el incremento del nivel educativo de la población en el manejo de la biodiversidad fúngica, contribuye a la generación de nuevos conocimientos en la población local.

· Salud.

Los colorantes sintéticos son hoy en día los pigmentos más utilizados debido a su gran variedad de colores y su bajo costo (Pattnik, 1997). Sin embargo, la demanda por colorantes sintetizados químicamente ha ido decreciendo, debido a que recientes estudios han reportado que estos colorantes artificiales presentaron efectos adversos a la salud como cáncer de piel y alergias (Kumar y Sinha, 2004). Esto ha atraído la atención por el desarrollo de bioprocesos para la producción de pigmentos naturales, como los de origen microbiano y así sustituir los pigmentos sintetizados químicamente.(M. E. Velázquez, 2013).

Los pigmentos producidos por Monascus spp., en especial a partir de la fermentación del arroz, han sido utilizados recientemente no sólo para colorear alimentos sino por sus múltiples compuestos bioactivos. Las monacolinas y policetidos son el tipo de compuestos más abundantes en este campo de moléculas nutracéuticas, beneficiando al organismo de la siguiente manera:

a. Combaten la hipertensión arterial, la cual es una condición médica caracterizada por un incremento de las cifras de presión arterial por encima de 140/90 mm Hg y considerada uno de los problemas de salud pública en países desarrollados afectando a cerca de 1000 millones de personas a nivel mundial (Benavente-Valdés, 2011).

b. Efecto antioxidante y protección del hígado ante los radicales libres, los cuales recientemente se han relacionado no sólo con el envejecimiento, sino también con la aparición de diversas enfermedades. (Benavente- Valdés, 2011).

c. Reducir los niveles de glucosa sanguínea, ayudando así al tratamiento de personas diabéticas(Benavente-Valdés, 2011).

d. Toxicidad ante células humanas cancerígenas (Benavente-Valdés, 2011).

e. Evita el aumento de los adipocitos o células adiposas del cuerpo (Benavente-Valdés, 2011).

f. Actividad antimicrobiana, lo que hace posible su uso como conservador de

g. Estímulo al sistema inmunológico o de defensa del organismo (Wang y col., 1989).

h. Reducir los niveles de colesterol LDL conocido como colesterol malo en la sangre, ayudando así al tratamiento de personas con hipercolesterolemia, afección cada vez más común en nuestro país. Estudios realizados a 79 pacientes demuestran que después de 8 semanas de ingerir pigmentos específicos de Monascus, sus niveles de colesterol LDL, colesterol total, triglicéridos y apolipoproteínas se redujeron considerablemente (Rahman y col., 2008). Citado por (M. E. Velázquez, 2013).

Wang y col investigaron los efectos hipocolesterolémicos de Monascus purpureus en la medicina tradicional china con muy buenos resultados. Los hongos del género Monascus producen, además de gran cantidad de enzimas hidrolíticas como alfa-amilasa, beta-amilasa, glicoamilasa, proteasa y lipasa, etc., los pigmentos de color rojo y/o amarillo-rojizo, entre los que se encuentran la monascorrubrina, rubropunctatina, monascina, ankaflavina, rubropunctamina y monascorrubramina. La actividad antibacteriana de Monascus purpureus fue demostrada por Wong y Bau quienes aislaron linajes de arroz-rojo que presentaron actividad antibiótica contra Bacillus, Streptococcus y Pseudomonas. Fink-Gremmels y col demostraron que los colorantes de Monascus pueden sustituir a los nitritos y nitratos en las salchichas. Estos autores midieron la actividad antibacteriana después de ese reemplazo y el resultado fue una acción inhibitoria de Listeria monocytogenes, Salmonellae, Escherichia coli, Bacillus subtilis, Enterococcus faecalis y Staphylococcus aureus. (ChegwinAngarita, Ramírez, Atehortúa, & A, 2012).

Procesos biotecnológicos; Las estatinas son un grupo de compuestos bioactivos inhibidores de la HMG-CoA reductasa, utilizados para disminuir el colesterol en pacientes que padecen de hipercolesterolemia y que presentan, por tanto, un mayor riesgo de desarrollar arteriosclerosis y de sufrir episodios de patología cardiovascular las estatinas de tipo I fueron descubiertas como producto del interés de un joven estudiante japonés llamado Akira Endo, quien desde su estancia en la Universidad Albert Einstein de Nueva York en 1965, se inclinó por la opción de intervenir en la vía biosintética del colesterol para reducir su concentración plasmá- tica. A su regreso, hacia 1968 a Japón, Endo conjeturaba que determinados hongos, como mecanismo defensivo, producirían ciertas sustancias capaces de inhibir la síntesis bacteriana de esteroles y otros isoprenoides, lo que reduciría su capacidad de multiplicación y alteraría su funcionamiento al inhibir la síntesis de isoprenoides. Especies de hongos y la producción de estatinas en un principio, la producción de estatinas en el reino Fungi estuvo relacionada principalmente con hongos micromicetos filamentosos del género Penicillium, Aspergillus y Monascus, entre los cuales Aspergillus terreus y Monascus ruber son los mayores productores. En cuanto a los basidiomicetos Gunde-Cimerman et al., (1993); como alternativa, se han realizado procesos fermentativos en otras especies como el Monascus ruber, hongo no patogénico y frecuentemente utilizado en procesos alimentarios para generar aromas, color y mejorar la calidad nutricional de los productos de fermentación (Lin et al., 2008). Una de las desventajas del proceso con Monascus es la producción concomitante de la citrinina, comúnmente asociada a una mayor producción de lovastatina, según el medio de cultivo utilizado y las condiciones de fermentación (Lee et al., 2007), pero esta restricción ya está normalizada y los cultivos estandarizados, para lograr niveles de la toxina incluso inferiores a los permitidos, (ChegwinAngarita et al., 2012).

Monascus purpureus es un hongo que se encuentra en homothallic arroz rojo (Anka o Ang-kak). Se ha utilizado como colorante alimentario natural y la medicina tradicional en Asia durante siglos (Chu y Poon, 1993) y se ha utilizado como un sustituto de nitrito en la preservación de la carne (Fink-Gremmels et al. 1991). Varios estudios se han centrado en la optimización de la producción de pigmentos para uso en alimentos (Chu y Poon, 1993; Berset et al.1995; Teng y Feldheim, 2000; Teng y Feldheim, 2001). El hongo también es de interés desde un punto de vista médico, ya que produce monacolina K, un inhibidor de la biosíntesis de colesterol (Ma et al.2000). Por lo tanto, numerosos genes en este hongo son de interés potencial desde el punto de vista de la alimentación y la medicina, (Lakrod, Chaisrisook, & Skinner, 2003).

La posibilidad de emplear a nivel industrial las cepas aisladas de mejor potencial en la producción de productos y sub productos derivadas de la especie Monascus, permitirá a la población un mayor acceso a alternativas que contribuyan a mejorar su nivel de salud.

Importancia ambiental; El proyecto tiene estrecha relación con el Objetivo 7 del Plan Nacional de Desarrollo “Garantizar los derechos de la naturaleza y promover la sostenibilidad ambiental territorial y global”, en el cual señala que la riqueza de “la biodiversidad en el Ecuador constituye un potencial importante para el desarrollo del bioconocimiento, el que a su vez se proyecta como pilar fundamental para alcanzar la sociedad del Buen Vivir. El bioconocimiento es el conjunto de saberes, conocimientos y aplicaciones, tanto tradicionales como científicas, que se derivan del estudio, el entendimiento, la investigación y el aprovechamiento sustentable de la biodiversidad. El bioconocimiento posiciona a la biodiversidad como una fuente de conocimiento y saber que tiene el potencial de encaminar la relación sociedad-mercado hacia una economía amigable con la naturaleza (Granizo y Ríos, 2011). El gobierno nacional ha implementado varias iniciativas para fortalecer la investigación y aplicación del bioconocimiento. En el 2011, el Programa Nacional de Bioconocimiento declaró como proyecto piloto a la Zona de Planificación 7 de la SENPLADES, a fin de promover la investigación científica de la biodiversidad local con el apoyo de los principales centros de investigación del lugar. Además, el Programa Biocomercio Sostenible del Ecuador, impulsado desde el Ministerio del Ambiente, ha beneficiado a más de treinta mil personas mediante el apoyo a iniciativas productivas y de negocios de productos derivados del uso sustentable de la biodiversidad”.(SENPLADES, 2013).

En la Constitución de la República, Sección Segunda – Biodiversidad, señala en el Art. 400.- El Estado ejercerá la soberanía sobre la biodiversidad, cuya administración y gestión se realizará con responsabilidad intergeneracional. Se declara de interés público la conservación de la biodiversidad y todos sus componentes, en particular la biodiversidad agrícola y silvestre y el patrimonio genético del país, (AsambleaNacional, 2015).

El uso de pigmentos de hongos tiene beneficios que comprenden crecimiento fácil y rápido en el medio de cultivo barato y diferentes tonos de color se mantiene independiente de las condiciones climáticas y podrían ser útiles en diversas aplicaciones industriales. En relación con los efectos tóxicos de los colorantes sintéticos, los colorantes naturales son fácilmente degradable, ya que no causan efectos perjudiciales, (Akilandeswari & Pradeep, 2016).

El impacto ambiental de los resultados del proyecto, con el proceso de aislar y conservar la cepa de Monascus spp. y su posibilidad de utilizarla en procesos de restauración ambiental, se podría utilizar en repoblar bosques deteriorados y de esta manera garantizar el equilibrio ambiental natural.

Importancia cultural; En el Título III Producción y Comercialización Agroalimentaria Capítulo I Fomento a la producción Artículo 13. Fomento a la micro, pequeña y mediana producción.- señala: Para fomentar a los microempresarios, microempresa o micro, pequeña y mediana producción agroalimentaria, de acuerdo con los derechos de la naturaleza, el Estado: i) Facilitará la producción y distribución de insumos orgánicos y agroquímicos de menor impacto ambiental. Artículo 14. Fomento de la producción agroecológica y orgánica señala: el Estado estimulará la producción agroecológica, orgánica y sustentable, a través de mecanismos de fomento, programas de capacitación, líneas especiales de crédito y mecanismos de comercialización en el mercado interno y externo, entre otros. En sus programas de compras públicas dará preferencia a las asociaciones de los microempresarios, microempresa o micro, pequeños y medianos productores y a productores agroecológicos. En el capítulo III Comercialización y abastecimiento agroalimentario Artículo 22. Abastecimiento interno.- El Estado a través de los organismos técnicos especializados, en consulta con los productores y consumidores determinará anualmente las necesidades de alimentos básicos y estratégicos para el consumo interno que el país está en condiciones de producir y que no requieren de importaciones, (AsambleaNacional, 2010)

Promover la conservación y el uso regulado de los recursos genéticos para fines de investigación y desarrollo del bioconocimiento, considerando los conocimientos tradicionales y saberes ancestrales asociados, y garantizando su acceso. (SENPLADES, 2013).

A más de mejorar los conocimientos de la población en el manejo de la biodiversidad fúngica, indirectamente se generará un empoderamiento de la sociedad en valorar y reconocer un recurso que hasta el momento es desapercibido, contribuyendo a convertirlo en un elemento bandera que represente el valor identitario de la especie en beneficio de la sociedad.

9 Situación problémica

Se estima que se producen anualmente en todo el mundo al menos 10 millones de toneladas de colorante, de las cuales los colorantes azo representan cerca de 70%. Este grupo de colorantes se caracteriza por grupos reactivos que forman enlaces covalentes con grupos hidroxilo, aminas o sulfonatos en las fibras (algodón, lana, seda, naylon. Los colorantes antraquinónicos constituyen la segunda clase más importante de los colorantes textiles, después de los azo. La liberación de efluentes coloreados de las industrias que los utilizan representa un serio problema ambiental y una preocupación para la salud pública. En particular, la descarga de efluentes coloreados al medio ambiente es indeseable no solo debido a su color, sino también porque algunos colorantes de estas aguas residuales y sus productos desgastadores son tóxicos o mutagénicos para la vida. Sin tratamientos adecuados, estos tintes se estabilizan y pueden permanecer en el ambiente durante mucho tiempo; por ejemplo, la vida media del reactivo hidrolizado blue 19 , utilizado en textiles como la mezclilla, es cercana a los 46 años, (García & Solís, 2008).

La mayor parte de lo que nos venden hoy día como alimento, es artificial, sintético, lleno de

preservativos, aditivos, colorantes y sabores artificiales, hormonas y antibióticos, (J. Velázquez, 2011).

Los alimentos, que no tienen color propio como dulces, postres, botanas, bebidas y productos de alta tecnología de reciente aparición en el mercado (imitaciones de surimi), se colorean artificialmente para hacerlos más atractivos al consumidor. El problema es que cada día, sin zsaberlo, estamos consumiendo más aditivos y muchas personas están reaccionando con dolores decabeza, alergias, comezón, irritabilidad, etc. Actualmente, se sabe que algunos colorantes artificiales pueden causar urticaria crónica o incluso asma entre las personas sensibles a sus componentes. Este es el caso de la tartracina (E-102), colorante amarillo utilizado en pastelería, confitería, verduras enlatadas, productos pesqueros, helados, bebidas de naranja y aderezos para ensaladas, entre otros. Se están estudiando los colorantes de forma exhaustiva para definir los posibles efectos dañinos sobre la salud; también se han reducido el número de colorantes utilizables, aunque existen variaciones de un país a otro. En los Países Nórdicos están prohibidos prácticamente todos los colorantes artificiales, mientras que en Estados Unidos no están autorizados algunos de los que se usan en Europa pero sí lo están otros que no se utilizan allí. La tendencia actual es limitar tanto los aditivos sintéticos, preferir los colorantes naturales, (natural, 2013).

Aún cuando los pigmentos extraídos de plantas, animales y minerales han sido utilizados a lo largo de la historia, a nivel industrial poseen desventajas económicas relacionadas con su obtención y procesamiento. Es por ello que el uso de pigmentos sintetizados químicamente se extendió en los últimos años gracias a su fácil producción, bajo costo y bajas cantidades requeridas debido a sus excelentes propiedades de coloración. La creciente utilización de estos materiales para mejorar las características organolépticas de productos alimenticios trajo consigo alteraciones toxicológicas que llevaron al desarrollo de normas regulatorias para el uso de estos aditivos (Downham et al., 2000). Ante esta problemática, actualmente se han desarrollado bioprocesos para la obtención de compuestos de interés industrial (en específico pigmentos), con altos rendimientos, bajo costo y sin implicaciones toxicológicas. Es así como se ha logrado el desarrollo de diversos pigmentos naturales a partir de microorganismos, incluyendo hongos filamentosos, levaduras y algunas microalgas. Estos tipos de pigmentos son sustancias coloridas sintetizadas, acumuladas o excretadas a partir de células, la cuales pueden ser empleadas para colorear los alimentos, evitando las desventajas toxicológicas de los pigmentos sintetizados químicamente. Esta nueva forma de producción de colores nos lleva a pensar en un mundo microscópico como la solución, en donde a partir de microorganismos se obtienen metabolitos secundarios con tonalidades específicas, sin efectos nocivos para la salud y con múltiples ventajas económicas a nivel industrial. Dentro de estos microorganismos productores de pigmentos, los más importantes son los hongos filamentosos, en especial los del género Monascus spp., reconocido productor de monacolinas y otros pigmentos amarillos, anaranjados y rojos, utilizados en el continente asiático no sólo para colorear alimentos, sino también en la industria farmacéutica y textil, como conservadores de carne y pescado, como agentes de sabor debido a sus aromas y sabores especiales, y en la producción de vino de arroz rojo. El ritmo de vida actual, la calidad de los alimentos que consumimos y las nuevas enfermedades que han surgido, llevaron a los investigadores en alimentos a desarrollar nuevos productos que ofrecieran un beneficio extra a la salud y no sólo cumplieran su función nutricional, creando así los llamados nutracéuticos; estos pueden definirse como sustancias que pueden ser consideradas un alimento o parte de él, las cuales pueden proporcionar beneficios médicos y para la salud.

Recientemente se han empleado los pigmentos producidos por Monascus; Mejorar las características organolépticas de los alimentos que consumimos y a su vez aportar compuestos con actividad biológica destacada son los beneficios que obtiene el consumidor de los pigmentos microbianos, mientras que para las empresas representa una manera más económica y con mejores rendimientos para la producción de compuestos coloridos (Adriana González, Alejandro Méndez, Raúl Rodríguez, & Aguilar, 2009).

Todo lo antes expuesto genera en la sociedad resistencia en el consumo de alimentos y bebidas que contienen colorantes sintéticos, que en varios casos por prescripción médica restringen al paciente el consumo de alimentos y bebidas que en su preparación u elaboración emplean productos derivados de estos; sin que exista la facilidad de acceder a productos alternativos naturales que a mas de ser parte de un alimento generen beneficios para la salud de los humanos; por otra parte la evidente contaminación de los recursos naturales con residuos de colorantes sintéticos contribuye al deterioro de la calidad ambiental del entorno de la sociedad, resultando una necesidad imperante de generar propuestas que contribuyan a mejorar en parte de los problemas sociales identificados. En este sentido la posibilidad de identificar cepas nativas de Monascus spp. y su conservación, que a futuro pueda representar el empleo a escala industrial en la elaboración de productos y subproductos que contribuyan a mejorar el nivel de salud de la sociedad podría constituirse en una de las alternativas que permitan mejorar la problemática social identificada en el proyecto.

Mercado; La obtención biotecnológica de compuestos biológicos con interés farmacológico ha adquirido un gran interés debido a que los procesos de síntesis química terminan siendo dispendiosos y contaminantes. El crecimiento del mercado de sabores, fragancias y pigmentos para el uso en alimentos, bebidas, cosméticos y detergentes, requiere nuevas estrategias de producción que no sean nocivas para el medio ambiente. (G. Reyes-González, 2006)

Producto; El género Monascus implica tres especies principales (M. pilosus, M. purpureus, y M. ruber) perteneciente a la familia Monascus y la clase Ascomycota, cuyo rasgo más importante es la capacidad de producir metabolitos secundarios de estructuras policétidos, algunas de ellas con pigmentación amarillo, naranja y rojo. Se puede encontrar fácilmente en muchos ecosistemas. (Meinicke et al., 2013).

               Las cepas utilizadas para la producción de pigmentos son generalmente aislados de Japón, China, Tailandia o Indonesia, de varios alimentos fermentados: queso de soja, koji rojo, y la fuente más común, angkak (ATCC 1987). Las cepas difieren en la cantidad producida y el tono de los pigmentos, además de otros factores tales como la velocidad de crecimiento y el perfil metabólico general. Temperatura, pH y la humedad son factores que influyen en el crecimiento de microorganismos y la pigmentación, (CarvalhoI et al., 2005)

Los hongos del género Monascus son una fuente prometedora para los aditivos colorantes naturales. Sin embargo, antes de aplicar eficazmente Monascus a los alimentos, es importante seleccionar las cepas que producen grandes cantidades de biopigments pero poco o ningún citrinin, una micotoxina producida por lo general también por estos hongos. Además, la estabilidad del color de estos pigmentos se deben investigar debidamente. Con el fin de comparar las cepas para la producción de biopigmentos de Monascus en la fermentación sustrato sólido.(CarvalhoI et al., 2005)

El hongo filamentoso Monascus spp. produce al menos seis moléculas de pigmentos naturales: dos de color amarillo (ankaflavin y monascin), dos de color naranja (rubropunctatin y monascorubrin) y dos de color rojo (rubropunctamine y monascorubramine). Monascus spp. también es capaz de producir otros metabolitos secundarios, como una molécula con actividad anticolesterolémicos, antibióticos y antitumorales (Juslová et al., 1996). Este hongo se ha utilizado para la producción de soja del queso de soja, vino de arroz rojo y anka (arroz rojo) en varios países de Asia (principalmente en Japón y China) durante muchos cientos de años, (Hamano, Orozco, & Kilikian, 2005).

El interés en los pigmentos rojos de Monascus spp. ha estado creciendo por la industria de alimentos debido a su amplia aplicación en los alimentos (carne, pescado, salsa de tomate, bebidas alcohólicas, etc.) y también debido a las sustancias utilizadas normalmente (sales de nitrito y nitrato) tienen efectos cancerígenos y teratógenos. Algunos pigmentos producidos por Monascus spp. son intracelulares e insoluble en agua, pero las condiciones de cultivo (especialmente relacionados con fuente de nitrógeno y pH) pueden dar lugar a la formación de pigmentos extracelulares y solubles en agua (Yoshimura et al, 1975;. Wong andKoehler, 1983; Lin andDemain, 1991; Pastrana et al, 1995;. Hajjaj, 1998), (Hamano et al., 2005).

               Monascus pigmentos son un grupo de azaphilones mezcla que se compone principalmente de tres tipos de componentes de color (amarillo, naranja y rojo). Hasta la fecha, más de cincuenta pigmentos Monascus se han aislado e identificado, entre los que se ha informado de los pigmentos de color amarillo Monascus por su potencial anti-tumor, anti-diabéticos, el estrés anti- oxidativo, anti- inflamatoria y anti-obesidad,  bioactividades. Los pigmentos de color naranja Monascus también parece tener efectos contra el cáncer. Es de destacar que citrinin, una micotoxina con hepatotoxicidad y nefrotoxicidad, que comúnmente se coproducida con pigmentos Monascus. Presenta una desventaja para el uso de micelios y pigmentos Monascus como alimentos funcionales y aditivos alimentarios. (Chen, Shi, Song, Quan, & Wu, 2015).

Precio; La producción comercial de pigmentos de origen fúngico es limitada, esto debido a los altos costos de producción y baja productividad en muchos casos.(M. E. Velázquez, 2013)

Debido al alto costo de la tecnología utilizada para la producción de pigmentos microbianos en escala industrial, es necesario el desarrollo de procesos de bajo costo para la producción de estos pigmentos, los cuales podrían remplazar los pigmentos sintéticos.(M. E. Velázquez, 2013).

En la fermentación en estado sólido, el substrato no solo suministra los nutrientes necesarios para que el microorganismo crezca, sino que también sirve como soporte para las células (Pandey, 2003). En años recientes, la fermentación en estado sólido ha generado mucho interés para la producción de metabolitos primarios y secundarios. La fermentación en estado solida representa un hábitat más adecuado para el crecimiento del microorganismo, con una alta producción y un costo del proceso relativamente bajo usando residuos agroindustriales como substrato (Pandey y col., 2001). Varios residuos agroindustriales han sido utilizados para la producción de pigmentos tales como arroz, salvado de trigo, yuca entre otros. Sin embargo existen otros residuos que aún no han sido estudiados como substratos para la producción de pigmentos, dentro de los cuales algunos se producen en grandes cantidades a nivel local, regional y nacional. (M. E. Velázquez, 2013).

Los resultados del modelo para calcular el valor farmacéutico de la bioprospección propuesto por Aylward (1993), arrojan que el valor presente (a dólares de 1990) de las ventas brutas esperadas de un fármaco desarrollado a partir de muestras biológicas son de US$388 millones, de los cuales US$ 131 millones se atribuyen a la bioprospección. Por otro lado, las rentas generadas exclusivamente por las muestras biológicas corresponden a US$ 4,66 millones, por lo que aplicando la tasa de éxito de descubrimiento de 1 por cada 10.000, da como resultado un valor de la regalía por cada muestra de US$ 233,12, ya que se necesitan 2 muestras por especie, el valor de cada regalía debería ser de US$ 466,24. Es importante comprender que el valor obtenido de US$ 466,24 por regalía representa el valor que cada especie de la biodiversidad otorgaría a la industria farmacéutica si es recolectada y analizada, independientemente de que tenga compuestos activos comercializables o no. Es decir, según este enfoque, cualquier empresa que desee acceder a cualquier muestra biológica debe pagar una regalía de US$ 466, 24 (US$ 233,12 x 2 muestras). (Martínez, 2013).

Estrategias de promoción; El Ecuador ha iniciado la transición hacia una sociedad basada en el conocimiento, la ciencia y la innovación, promoviendo el manejo sustentable y corresponsable de sus recursos finitos. Por ello, la ejecución de estrategias orientadas a la concienciación de los ecuatorianos y ecuatorianas frente a la naturaleza es un eje central. Para apuntalar el bioconocimiento como catalizador de la producción nacional, se requiere aún identificar las actividades productivas estratégicas que deberán derivarse de aquel y articular los sectores educativo, productivo y comercial para planificar la generación de talento humano, productos, servicios, mercados y canales de comercialización. Así se insertará el bioconocimiento aplicado en la matriz productiva, y en la economía nacional y mundial, mejorando la conservación y sustentabilidad del uso de los bienes naturales.(SENPLADES, 2013).

Los hongos son organismos abundantes y ampliamente distribuidos en la naturaleza, que pueden causar el deterioro de diferentes productos industriales y comerciales generando graves pérdidas económicas para el hombre; así mismo varios de ellos en su condición de parásitos pueden infectar y dar lugar a diversas enfermedades en plantas y animales. Pero no todo es un contorno perjudicial por parte de estos seres, pues ellos son responsables de ciclos naturales de recambio de nutrientes contribuyendo a una mayor fertilidad de la tierra, además su crecimiento y procesos metabólicos pueden ser usados para beneficio humano y ecológico en la elaboración de múltiples productos y síntesis de una variedad de moléculas con propiedades químico-biológicas interesantes y de un alto valor agregado como son: antibióticos, inmunomoduladores, anticolesterolemicos, antitumorales, agentes con actividad de superficie y agentes de biocontrol. La revisión se enfoca en dar un bosquejo general acerca de estos organismos fúngicos, su importancia en la naturaleza, los diferentes metabolitos secundarios que generan, cepas productoras, y los mecanismos de regulación en la biosíntesis y clasificación de estos compuestos activos; a fin de mostrar a estos seres como biofábricas versátiles, prácticas y rentables de diversas moléculas cuyas propiedades de interés biotecnológico permiten a algunas de ellas ser usadas actualmente en diferentes sectores industriales, mientras que otras son consideradas todavía como potenciales alternativas, (Cortés-Sánchez & Mosqueda-Olivares, 2013).

Procesos de producción; El sistema de cultivo es un punto muy importante para la producción de pigmentos y también un tema de controversia. Siendo el sistema de cultivo la matriz de crecimiento de los hongos filamentosos, debe ser considerada en todas las etapas de escalamiento y de optimización de los procesos biotecnológicos en donde se producen metabolitos de importancia para muchas industrias. Así, dependiendo del tipo de microorganismo, será el sistema de cultivo a emplear para lograr los mejores rendimientos en la producción de pigmentos, sabiendo que los resultados pueden variar de un sistema a otro, inclusive con la misma cepa (Carvalho y col., 2003). Para la fermentación en estado sólido comercial, hay poca información disponible sobre los principales factores que influyen en la producción de pigmentos, (M. E. Velázquez, 2013).

Dichos compuestos son utilizados en diversas industrias, lo que incrementa su demanda, por lo que cada día se buscan fuentes súper - productoras o bien se modifican las fuentes existentes para incrementar la producción. El empleo de microorganismos, especialmente los hongos filamentosos, ha traído consigo la generación de nuevas tecnologías y nuevos pigmentos; así mismo, la obtención de estos productos puede reemplazar en gran parte el uso de colorantes químicos

o sintéticos (M. E. Velázquez, 2013).

El crecimiento y la producción de metabolitos de los hongos del género Monascus se llevan a cabo bajo una serie de condiciones. Hay varios medios de cultivo adecuados, pero los más comunes son PDA y la malta-extracto-agar (MEA) (ATCC, 2004). El crecimiento es posible 15-18 ° C (mínimo) a alrededor de 45 ° C (máximo) (Pitt, 1997), con la producción de pigmento que varía en gran medida con las especies y las condiciones de cultivo. Entre los metabolitos importantes de Monascus son los pigmentos, citrinin, y también una serie de anti-hiperlipidémicos como monacolinas K y L (Ma, 2000). Durante el cultivo de Monascus CO2, etanol y acetato también se producen. Durante el trabajo con SSF de arroz, Rosenblitt et al (2000) mostró que al final de un 240 h de fermentación, el balance de carbono fue el siguiente: ca 23% del carbono se convierte en biomasa, 35% a CO2, 15% de etanol, 1% en ácido acético y 17% permaneció sin usar. (CarvalhoI et al., 2005).

Los mecanismos de biosíntesis de estos pigmentos, son poco conocidos (Yoshimura et al, 1975;. Wong and Koehler, 1983; Lin and Demain, 1991; Pastrana et al., 1995). Sin embargo, la conversión de los pigmentos intracelulares e insolubles en los extracelulares y solubles se puede producir por un proceso de cultivo que resulta en una solubilización más alta y aumentar la recuperación de producto en proceso aguas abajo también. La utilización simultánea de dos o más métodos de rotura de células también está en foco, ya que su acción sinérgica la elección adecuada para un método de interrupción de la célula depende de las características de microorganismos (composición de la pared celular, es decir), producto que se recupere, su rendimiento, la especificidad, la unidad de costos de operación y de capital invertido (Kilikian andPessoa Jr., 2001). Los hongos filamentosos tienen una pared celular resistente constituida básicamente por QUITIN glucano y que necesitan la tensión de alta cizalla a ser interrumpido. Como consecuencia de esta característica, es necesario realizar un pre-tratamiento químico con disolvente orgánico (etanol 70%) y un tratamiento mecánico (aparato de ultrasonidos) con Monascus spp., (Hamano et al., 2005).

El desarrollo de procesos menos costosos para la producción de pigmentos naturales es uno de los retos para permitir la producción en gran escala. El coste del sustrato tiene una importante contribución al coste total de producción, y puede ser minimizado mediante el uso de residuos orgánicos de bajo costo. La producción de pigmentos de Monascus en fermentación líquida ha investigado el uso de la glucosa como sustrato principal.Sin embargo, hay estudios que informan el uso de alternativas sustratos tales como etanol (HAMDI et al., 1997) y residuos agrícolas. pigmentos rojos han sido obtenidos a partir del crecimiento denmedio sólido de la yuca (BABITHA; Soccol; Pandey, 2006), el jarabe de maíz (HAMANO; Kilikian, 2006), la harina de trigo (Domínguez-ESPINOSA; Webb, 2003), harina de camarón y cangrejo de concha, zumo de pera (HAMDI (Wang et al., 2002); BLANC; GOMA, 1996), y los residuos de la uva (SILVEIRA; DAROIT; Brandelli, 2008), (Meinicke et al., 2013).

               Los pigmentos producidos por el hongo Monascus spp. son de uso tradicional en los países orientales, y que han sido objeto de una intensa investigación en las últimas décadas, debido a su potencial de aplicación como aditivos alimentarios. El uso de este aditivo de color aún no está regulado en la Unión Europea, Estados Unidos y Brasil, entre otras regiones. Como es el caso de otros hongos, las cepas de Monascus producen micotoxinas también. En este caso, la micotoxina producida es citrinin, una sustancia nefrotóxica que también presenta propiedades antibióticas. A pesar de este problema de toxicidad, pigmentos Monascus pueden producirse rápidamente en gran escala en todo el año en las instalaciones industriales, por lo que podría convertirse en un pigmento industrialmente importante. La clave es encontrar cepas que producen pigmentos con tan poco como sea posible citrinin, (CarvalhoI et al., 2005).

Sorprendentemente, son relativamente pocos artículos que la estabilidad de las preparaciones Monascus, teniendo en cuenta que varias industrias producen este pigmento. De acuerdo con Lin y Demain (1992), estos pigmentos son razonablemente estables a la esterilización en autoclave, en una amplia gama de pH. Según Fabre (1993), salsas y patés de color con pigmentos rojos Monascus muestran un color residual de 92 a 98% después de tres meses a 4 ° C, con buena aceptación sensorial. Sin embargo, estos pigmentos son inestables hacia la luz (sólo 20% del color residual después de 50 días) y el calor (45% del color residual después de 2 horas a 100 ° C). Estos pigmentos son más estables bajo pH básico o neutro (Fabre 1993, Lee 2000).(CarvalhoI et al., 2005)

               Existe una disminución importante en color para todos los valores de pH, a temperaturas superiores a 60 ° C, y que en pHs más altos (cerca de la neutralidad), el pigmento es más estable. Estos resultados están de acuerdo con lo señalado por Fabre (1993) y Lee (2000). la degradación del color es común que los pigmentos naturales, y por lo tanto es una preocupación importante en los alimentos para colorear, con frecuencia compensada por dosis adecuada del pigmento. A pesar de su mala estabilidad, Monascus compara bien con otros pigmentos naturales, de manera que estos pigmentos son todavía un aditivo de color prometedor. (CarvalhoI et al., 2005)

Existe poca información en cuanto a encontrar Monascus spp., en otros productos, sin embargo “Monascus ruber van Tieghen es citado por primera vez en Brasil, después de haber estado en el maíz procesado”, (Ribeiro, Cavalcanti, Fernandes, & Lima, 2003).

Patentes; Una patente es un derecho exclusivo que se concede sobre una invención. En términos generales, una patente faculta a su titular a decidir si la invención puede ser utilizada por terceros y, en ese caso, de qué forma. Como contrapartida de ese derecho, en el documento de patente publicado, el titular de la patente pone a disposición del público la información técnica relativa a la invención. El Tratado de Cooperación en materia de Patentes (PCT) ofrece asistencia a los solicitantes que buscan protección internacional por patente para sus invenciones y asiste a las Oficinas en las decisiones sobre el otorgamiento de patentes, así como pone a disposición del público el acceso a la extensa información técnica con relación a las invenciones. Al presentar una solicitud internacional de patente según el PCT, los solicitantes tienen la posibilidad de proteger su invención a nivel mundial en 148 países.(OMPI, 2016).

La Fecha en que el Estado pasó a ser parte en el Sistema Internacional de Patentes PCT fue el 7 de mayo de 2001 con código EC, El sistema del PCT permite solicitar protección por patente en un gran número de países mediante la presentación de una solicitud internacional, en un idioma, y pagando las tasas en una única divisa; pospone los principales costos relacionados con la protección por patente a escala internacional; proporciona una base sólida para tomar decisiones en materia de patentamiento; es utilizado por las principales empresas, instituciones de investigación y universidades del mundo. (OMPI, 2016).

Los 17 países más ricos en biodiversidad, poseen alrededor del 70% de todas las especies biológicas del planeta en su territorio (Estrella et al., 2005). Estos países, en el cual se incluye al Ecuador, han servido de abastecedores de información genética para el desarrollo de la industria biotecnológica y, más concretamente, farmacéutica. Tanto es así, que entre el 40% y 50% de medicamentos (Kate & Laird, 2000) a nivel mundial presentan componentes activos extraídos o derivados de algún ser vivo. Los beneficios económicos de este mercado, que representa aproximadamente US$ 600 mil millones (Partnering, 2013) a nivel global, son acaparados por empresas presentes mayoritariamente en los países desarrollados. El fenómeno mediante el cual las empresas utilizan la propiedad intelectual para apropiarse de los beneficios económicos derivados del uso de información genética proveniente de la biodiversidad, se denomina “biopiratería”. En este punto, es crucial entender las implicaciones que este tipo de actividades tienen en países ricos en información genética como el Ecuador. (Martínez, 2013).

La innovación, el concepto generalizado que existe socialmente sobre la innovación tiene que ver con el desarrollo de nuevas marcas, soluciones sofisticadas y los más recientes avances en la tecnología (Fagerberg et al., 2010). Sin embargo, la innovación se ha encontrado presente en todas las épocas de la historia humana y en la gran mayoría de las actividades económicas, es decir, va mucho más allá de la concepción generalizada que comprende solamente los “productos de última tecnología”. Kline y Rosenberg (1986) definen otros aspectos que pueden caracterizar a la innovación (además de un “producto nuevo”): Un nuevo proceso de producción, la substitución de un material por otro más barato y recientemente elaborado sin que se altere el producto, el mejoramiento de los procesos de producción con el fin de hacerlos más eficientes, mejorar la calidad del producto o reducir los costos; o el mejoramiento de los instrumentos o métodos con los que se genera innovación Es importante hacer la distinción entre invención e innovación, y cómo estas están relacionadas; invención es la primera idea que ocurre para un nuevo producto o proceso, mientras que innovación es el primer intento de llevar esa idea a la práctica Fagerberg (2004), Más allá de la definición, lo importante es saber cómo se produce el proceso de innovación. Schumpeter (1934) describe tres aspectos claves para entender cómo funciona el proceso. El primero es la incertidumbre inherente a todo proyecto innovador; el segundo se refiere a la necesidad de innovar antes que alguien más lo haga; y el tercero es la resistencia – o inercia – existente en todos los niveles de la sociedad al cambio de cómo hacer las cosas. Estas características dan una idea de lo difícil que es que un individuo decida por su propia iniciativa invertir en un proceso que puede (o no) tener éxito. (Martínez, 2013).

Cuando este estudio está dedicado al hallazgo de organismos y sustancias con posibles usos para beneficio del ser humano con un valor comercial, se lo conoce como bioprospección (Pastor & Sigüeñas, 2008). La industria de la biotecnología, o industria biotecnológica, y se divide en 3 ramas principales: la industria farmacéutica, que comprende la producción de todos los medicamentos para el uso de los seres humanos; la industria de la agricultura, que comprende la producción de semillas, complementos como pesticidas y abonos, horticultura ornamental, etc.; y la industria de los cosméticos y objetos de cuidado personal. Para el desarrollo de esta industria se requieren dos aspectos fundamentales: acceso a los recursos genéticos que forman parte de la biodiversidad; y las capacidades científicas para la transformación de dichos recursos genéticos en productos derivados con capacidad para salir al mercado. En este contexto, la innovación en el sector de la biotecnología se define como el proceso por el cual un descubrimiento es llevado al mercado en forma de producto (Hine & Kapeleris, 2006), (Martínez, 2013).

El fenómeno, en el cual las empresas consiguen recursos genéticos de los pises en desarrollo sin la necesidad de una transacción monetaria, o sin los procesos legales respectivos, es conocido como “biopiratería”; el COPIC también determina un plan de incentivos fiscales para la consecución de sus fines. En el artículo 24, en los incentivos generales se plantea que para las 50 inversiones que se ejecuten en cualquier parte del territorio nacional se aplicarán “deducciones adicionales para el cálculo del impuesto a la renta como mecanismo para incentivar la mejora de productividad, innovación y para la producción eco-eficiente”.

10 Problema científico

Se evidencia limitado conocimiento en el manejo y aprovechamiento sustentable de la especie Monascus spp. nativo ecuatoriano, tanto en su proceso de aislamiento, conservación y producción; así como del ciclo de vida en el medio natural y medios artificiales para su propagación.

11 Objeto de estudio

Proceso de producción de Monascus spp. por fermentación sólida

12 Objetivos

12.1 Objetivo general

Desarrollar un proceso a escala de laboratorio para la conservación y producción de cepas nativas de Monascus spp., mediante bioprocesos que permita el máximo aprovechamiento del recurso natural y el manejo sostenible de la biodiversidad.

12.2 Objetivos específicos

1.- Realizar una revisión bibliográfica del estado del arte sobre Monascus Sp.

2.- Aislar, identificar y caracterizar la especie de Monascus nativa.

3.- Desarrollar un protocolo para la conservación y almacenamiento de Monascus sp.

4.- Seleccionar la cepa de mayor potencial de la especie Monascus a través de la velocidad de crecimiento lineal y la bioconversión.

5.- Diseñar un catálogo de cepas microbianas puras de Monascus spp para su conservación en el Banco de Recursos Genéticos Microbianos (BRGM).

13 Campo de estudio

Conservación de los recursos genéticos microbianos del Ecuador.

14 Hipótesis

Si se desarrolla un bioproceso de conservación y producción de Monascus sp. por fermentación sólida utilizando cepas fúngicas nativas ecuatorianas, entonces se lograría la conservación del recurso natural fúngico y su aprovechamiento de manera sustentable.

15 Plan de tareas

Actividades		Tiempo (meses)
Actividades		M1	M2	M3	M4
Objetivo 1.- Realizar una revisión bibliográfica del estado del arte sobre Monascus spp.
1.1.	Revisión bibliográfica de estudios realizados sobre la producción de Monascus spp.
1.2.	Análisis y desarrollo del estado del arte de la Producción de Monascus spp.
1.3.	Revisión y correcciones
*Objetivo 2.- Aislar, identificar y caracterizar la especie de Monascus spp. nativa.*
2.1.	Aislamiento. - Trabajo en campo para determinar el medio donde se desarrolla (bosque nativo, aire, agua, suelo).
2.2.	Identificación. - Envío de muestra a la UCE - Laboratorio de Micología
2.3.	Caracterización. - Análisis bromatológico proximal para conocer para conocer su composición química y análisis para determinar macro y micro elementos.
Objetivo 3.- Desarrollar un protocolo para la conservación y almacenamiento de Monascus spp.
3.1.	Producción de un clon en el laboratorio.
3.2.	Conservación y almacenamiento de los clones producidos.
3.2.2.	Proceso de liofilizado
3.2.3.	Definir la codificación de la cepa aislada de Monascus spp.
3.3.	Pruebas de viabilidad de los clones conservados
Objetivo 4.- Seleccionar la cepa de mayor potencial a través de la velocidad lineal y l bioconversión de materia seca.
4.1.	Producción del inóculo para posteriormente propagarlo.
4.2.	Medición de la velocidad lineal del crecimiento del micelio.
4.3.	Selección del sustrato en el que se le proporcionará las condiciones y nutrientes adecuados para su óptimo desarrollo.
4.4.	Medición de la bioconversión de materia seca.
4.4.1.	Pesar la cantidad de sustrato a utilizar en cada experimento.
4.4.2.	Medición del tiempo a la primera cosecha del cuerpo fructífero.
4.4.3.	Pesar la biomasa del cuerpo fructífero para obtener el porcentaje de la materia seca.
4.4.4.	Pesar la biomasa del sustrato resultante después de la cosecha.
4.5.	Comparación de la velocidad lineal y bioconversión de materia seca
4.5.1.	Diseño experimental (Diseño irrestricto al azar en arreglo factorial).
4.5.2.	Análisis estadístico (Paquete estadístico STATGRAPHIS).
Objetivo 5. Diseñar un catálogo de cepas microbianas puras. Buscar reglamento para identificación de cepas puras.
5.1.	Revisión bibliográfica.
5.2.	Análisis y desarrollo.
5.3.	Revisión y correcciones.

16 Resultados y aportes

Resultado	Medidor	Medios de verificación
Corto plazo (≤ 1 año)
Un artículo científico de revisión 98% de calidad con referencia en normas APA. Publicado en la revista indexada latinindex	98% de calidad	Artículo científico publicado
Un especimen de Monascus aislado identificado y caracterizado en un tiempo de 15 días bajo Norma ISO 14000(ISO, 2015)	Norma ISO 14000	Análisis de laboratorio, especie fotografiada, detalle de su localización y muestra en el laboratorio
Un protocolo para la conservación del espécimen de Monascus en 30 días bajo la norma del WFCC(WFCC, 2010)	Norma de la WFCC	Publicación científica del proceso de conservación.
Un clon de Monascus spp seleccionado (WFCC, 2010).	Norma de la WFCC	Clon in situ en el laboratorio y publicación científica
Un catálogo de cepas puras de Monascus en 30 días bajo la norma WFCC(WFCC, 2010).	Norma de la WFCC	Documento- catálogo

17 Inversiones

Rubro	Unidad	Cantidad	Costo Unitario	Costo Total ($)	A1	A2	Estudiante
Remuneraciones
Tutor	mes	4,0	1000,0	4000,0	4000,0
Tesista	Mensual	4,0	700,0	2800,0			2800,0
Bienes Muebles
Computadora	Unidad	1,0	900,0	900,0			900,0
GPS	Unidad	1,0	100,0	100,0			100,0
Cámara fotográfica	Unidad	1,0	150,0	150,0			150,0
Suministros y materiales
Báscula granataria	Unidad	1,0	30,0	30,0		30,0
Olla de presión	Unidad	1,0	50,0	50,0		50,0
Autoclave	Unidad	1,0	1500,0	1500,0		1500,0
Matriz Erlen Meyer 1000ml	Unidad	1,0	60,0	60,0		60,0
Caja Petri	Unidad	30,0	1,8	52,5		52,5
Pipeta graduada 5ml	Unidad	1,0	20,0	20,0		20,0
Vasos de precipitado 100ml	Unidad	2,0	8,0	16,0		16,0
Mecheros	Unidad	1,0	30,0	30,0		30,0
Bisturí o navaja	Unidad	1,0	5,0	5,0		5,0
Equipo de disección (tijeras, Agujas)	Unidad	1,0	26,0	26,0		26,0
Papel filtro o papel bond estéril			0,0	0,0
Papel aluminio	Rollo	1,0	5,0	5,0			5,0
Bolsas de `plástico transparentes de 40 x 60 cm, o 50 x 75 cm.	Paquete x 100	1,0	15,0	15,0			15,0
Agua destilada o purificada	Litro	1,0	20,0	20,0			20,0
medio de cultivo (agar)	kg	1,0	35,0	35,0		35,0
Alcohool (desinfectante)	galón	1,0	15,0	15,0			15,0
Servicios
Alquiler Laboratorio	Mes	4	300	1200,0		1200,0
Análisis para identificar cepa de Monascus.	Unidad	2,0	25,0	50,0			50,0
Análisis bromatológico proximal	Unidad	2,0	84,0	168,0			168,0
Análisis para macro y micro elementos.	Unidad	2,0	232,0	464,0			464,0
Otros
Total				11711,5	4000,0	3024,5	4687,0

18 Sostenibilidad

La sostenibilidad Técnica, Financiera y Ambiental luego de la ejecución del proyecto se sujetará en las tres dimensiones siguientes:

La ejecución de la propuesta consiste en la inserción y aceptación de la intervención en su conjunto, en el marco de las políticas nacionales, de educación, salud y las regulaciones locales.

1.- Nivel institucional, habrá estructuras que permitan continuar las actividades una vez finalizada la acción y una apropiación local de los resultados de la acción.

El empoderamiento local institucional del proyecto, es algo que se logra con una participación.

2.- Aspecto financiero. El rubro valorado para el nivel técnico finalizará al término del proyecto ya que el personal de carrera de cada institución y otros actores, se encuentran bien capacitados y asumirán progresivamente las acciones del sistema de manejo adecuado de los equipos, así como del mantenimiento y cuidado de las infraestructuras mejoradas; el rubro administrativo contable será asumido de acuerdo a las competencias exclusivas, por la UTN.

Los factores que aseguran la sostenibilidad de la propuesta son:

- La iniciativa es complementaria e integrada con los sistemas nacionales de salud y educación;

- La iniciativa es una acción que responde a las necesidades reales de la población beneficiaria;

- La propiedad de los bienes adquiridos por el proyecto será la contraparte local, que fortalecerá la gestión institucional.

En cuanto a la sostenibilidad técnica y operacional, se espera que al final del proyecto el Banco Genético será autónomo en la identificación, análisis y la gestión de los organismos que formen parte del banco; a través de la investigación eficaz y compartida tanto con otras instalaciones del país y con los otros centros de interés.

La ejecución del programa también podrá abrir la posibilidad de coordinación operativa de los distintos centros universitarios, centros de investigación e instituciones del país, para mejorar la efectividad de las intervenciones (formación, investigación, cuidado).

Al final del proyecto y co-financiamiento, la operación continua del banco genético estará garantizada en parte por los fondos institucionales a nivel local.

La coordinación de las políticas estratégicas que se llevarán a cabo por los distintos centros con la UTN será capaz de garantizar la sostenibilidad y continuidad "política" de la intervención a largo plazo.

Al final del proyecto, todos los equipos adquiridos serán propiedad del banco Genético, que deberán prever su mantenimiento y gestión.

3.- Nivel político, éste será el impacto estructural de la acción; las regulaciones, estructuras y organizaciones resultantes como consecuencia de la implementación del proyecto, deberán contar con un respaldo a nivel de política que haga legítimo el accionar de las mismas.

A nivel más inmediato, se cuenta con la participación y respaldo del Instituto de Posgrado, quienes pueden elevar a nivel de normativa las resoluciones que hayan sido definidas como marco directriz que regirá cierta acción o futuro funcionamiento de la misma cuando el proyecto esté por concluir.

La sostenibilidad institucional

a) Las organizaciones locales que gestionan las actividades después de la conclusión del proyecto.

Al final de cualquier acción significativa se formalizará un acuerdo sobre las fórmulas, conservación y mantenimiento con las autoridades públicas y con todas las asociaciones e instituciones que participan en el proyecto. Al final del proyecto, los equipos instalados serán propiedad del Banco Genético de la UTN. quien se encargará de continuar con las actividades técnicas y financieras.

b) Funciones específicas de las instituciones locales involucradas.

- Selección conjunta del personal local del proyecto;

- Colaborar para desarrollar planes operativos en las áreas de la investigación educativa, la comunidad científica del país;

- Colaborar en el seguimiento técnico y financiero de las actividades;

- Coordinar las actividades a nivel regional;

- Garantizar la continuidad de las actividades después de la conclusión del proyecto.

- Colaborar en la definición de planes de actividades nacionales;

- Garantizar la aplicación y el seguimiento de las actividades nacionales;

- Coordinar la participación de los centros de actividades regionales;

- Selección de los participantes en programas de intercambio;

Universidades y centros de investigación científica que participan son colaboradores en el desarrollo e implementación de actividades de formación, investigación científica y para el desarrollo de eventos anuales en diferentes países.

Las autoridades sanitarias nacionales y locales tienen la tarea de acompañar el desarrollo de las actividades del proyecto como interlocutores políticos y como actores de algunas de las actividades previstas (investigación, planificación, monitoreo).

Socio-cultural de la sostenibilidad

El diseño del proyecto se ha desarrollado plenamente, teniendo en cuenta los parámetros legales y socio-culturales de las zonas involucradas, previendo el apoyo de la comunidad y las instituciones públicas.