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Una nota sobre el teñido de Productos de lana uso de tintes naturales Extraídas de madera putrefacta que habitan Hongos Vicente A. Hernández 1, *, A. Felipe Galleguillos 1, Nicole Sagredo 1 y Angela Machuca 2 1 Centro de Biotecnología, Universidad de Concepción, Concepción 4030000, Chile; [email protected] (FAG); [email protected] (NS) 2 Escuela de Ciencia y Tecnología, Universidad de Concepción, Campus Los ngeles A, de Los Á ngeles 4440000, Chile; [email protected] * Correspondencia: [email protected] ; Tel .: + 56-41-2661449 Recibido el 14 de diciembre de 2017 Aceptado: 14 Febrero de 2018; Publicado: 19 Febrero 2018

Resumen: Fungal aislamientos obtenidos a partir de muestras de madera podridos fueron identificados y seleccionados por su capacidad para producir colorantes de hongos en medios líquidos. Aislados fúngicos produjo tintes naturales extracelulares con colores que van del rojo al naranja, amarillo y morado. Colorantes de dos de estos hongos, Talaromyces australis (rojo) y Penicillium murcianum (amarillo), se extrajeron y se utilizaron para teñir muestras de lana en una máquina de Data Color Ahiba IR Pro-Comercio (modelo Top Speed II). La naturaleza de proteína de lana interactuaba bien con los colorantes de hongos que producen colores adecuados para aplicaciones textiles cuando se usa a una concentración de 0,1 g L-1. Los resultados sobre la solidez del color al lavarse confirmaron la afinidad de los colorantes con la lana que las muestras teñidas mantienen su color en intervalos aceptables después del lavado, sin la aplicación de tratamientos previos mordentado o el uso de agentes de fijación.

palabras clave: colorantes hongos; Talaromyces; Penicillium; Trichoderma; Fusarium; lana; rapidez del color

1. Introducción La demanda mundial de pigmentos y tintes naturales han aumentado en los últimos años, impulsado por una mayor concienciación de clientes con respecto al efecto nocivo de varios colorantes sintéticos en la salud humana y el medio ambiente [14]. Se espera que la demanda de pigmentos y tintes naturales para llegar a 10 millones de toneladas en 2017 [5]. pigmentos y tintes naturales se han aislado desde la antigüedad de diferentes fuentes, tales como plantas, bacterias y hongos [6-10]. Hoy en día pigmentos y tintes naturales pueden ser una alternativa real a sus homólogos artificiales en una amplia gama de aplicaciones en las industrias alimentarias, cosméticas, farmacéuticas y textiles [5,11]. En el teñido de productos textiles, se ha informado de una serie de problemas ambientales asociados con la descarga de colorantes artificiales para el medio ambiente. Muchos de estos compuestos son conocidos por sus efectos mutágenos, cancerígenos, alérgicas y citotóxicos [12]. En tal sentido, el uso de colorantes naturales se presenta como una alternativa para reducir el impacto ambiental de esta industria. Algunos estudios muestran avances significativos en el uso de pigmentos y tintes naturales a partir de hongos para colorear tejidos [2,13-15]. Por ejemplo, los pigmentos de hongos de Chlorociboria aeruginosa (Oeder) Seaver y cuboideum Scytalidium (Sacc. Y Ellis) Sigler y Kang y Scytalidium ganodermophthorum Kang, Sigler, Lee y Yun han sido utilizados para la tinción de poliéster, poliamida, algodón y lana [15 ]. Similar, solidez del color de los tejidos naturales y sintéticos se estudió recientemente con pigmentos verdes de C. aeruginosa, pigmentos rojos de S. cuboideum y pigmentos amarillos de S. ganodermophthorum [16]. Preocupaciones relacionadas con la presencia de metabolitos tóxicos en pigmentos y colorantes producidas por hongos son criados comúnmente en la evaluación de su uso para los productos fabricados. En este sentido, la adecuada identificación de cepas de hongos y la ejecución de las

pruebas de toxicidad es clave para garantizar un ambiente seguro para los trabajadores y los productos inocuos para los usuarios finales.

revestimientos 2018, 8, 77; doi: 10.3390 / coatings8020077

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En esta nota, el potencial de los hongos filamentosos aislado de madera podrida para producir colorantes naturales se estudió utilizable para el teñido de tela de lana. Se aislaron hongos, identificados y evaluados en su capacidad para producir colorantes extracelulares, es decir, compuestos solubles en agua con afinidad por un soporte textil, en medios líquidos. A partir de entonces, se utilizaron colorantes (rojo y amarillo) obtenidos a partir de dos hongos seleccionados para teñir tejidos de lana en una máquina de Data Color Ahiba IR Pro-Comercio (modelo Top Speed II). Solidez del color cuando se evaluó el lavado de las muestras teñidas. 2. Materiales y métodos 2.1. Aislamiento e identificación de hongos Hongos, recogidos de descomposición Nothofagus spp. registros que se encuentran en el sur central y de Chile (Lircay, región de Maule, 35.6097 ° S, 70.9663 ° W; Nonguén, región de Bio-Bio, 36.8980 ° S, 72.9815 ° W; Oncol, región de Los Ríos, 39.7001 ° S, 73.3261 ° W; y Chiloé, región de Los Lagos, 42.6459 ° S, 73.9354 ° W), se aislaron en placas de Petri con medio sólido (20 g L-1 extracto de malta-agar, 200 mg de estreptomicina). Los aislados fueron identificados por técnicas moleculares de acuerdo con el método descrito por Doyle y Doyle [17]. En breve, la extracción de ADN a partir de micelios de hongos se realizó mediante el uso de fenol-cloroformo y precipitación con isopropanol. La amplificación de correspondiente espaciador interno transcrito (ITS) incluyó el uso de cebadores universales ITS1F y ITS4 [18] y los siguientes ciclos de temperatura: 94 ° C durante 4 min, 30 ciclos de 94 ° C 40 s, 60 ° C 40 s, 72 ° C durante 1 min, y una etapa de elongación final de 72 ° C durante 10 min. Los productos resultantes de PCR fueron secuenciados en instalaciones Macrogen en Seúl, Corea. La identidad y la cobertura de las secuencias se evaluó en la base de datos GenBank utilizando el algoritmo BLAST disponible en el sitio web, https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi [19]. 2.2. colorantes Producción Los aislados fúngicos se cultivaron en medios líquidos que contienen 20 g L -1 extracto de malta, 200 mg L-1estreptomicina y agua destilada, pH 5,6. Un conjunto de 15 frascos de vidrio (1 l) que contiene 500 ml de medio líquido se trataron en autoclave a 121 ° C durante 21 min y después se inocularon individualmente con cinco tapones de agar (5

mm) de cada hongo (n = 3). Los matraces se incubaron a continuación a 130 rpm a 30 ° C, durante 12 días. Después, se recogieron los medios líquidos de cada matraz y se filtraron usando papel Whatman N ° 4 (Whatman plc, Maidstone, Inglaterra) y se almacenan a 4 ° C. medios líquidos coloreado obtenido después del cultivo se extrajeron con acetato de etilo 1: 3 en un embudo de separación de 2 l. Después de la extracción la fase orgánica se concentró en un rotevaporator a 50 ° C; 120 rpm, hasta el secado. La producción de cada colorante se cuantificó mediante diferencias de peso. 2.3. teñido tela colorantes secos (amarillo y rojo) obtenidos a partir de dos hongos seleccionados se utilizaron para teñir muestras de lana. Lana fue seleccionado debido a su afinidad con colorantes aniónicos [20], tales como las aisladas de otros productores de colorantes hongos [21]. Crossville Tela Chile SA (Tomé, Chile), una empresa textil interés en la incorporación de colorantes naturales en la fabricación de sus productos textiles, donó 100 muestras% de lana (5 × 10 cm2; 5 g) con una estructura de tela cruzada, 275 g / m2, que se tiñe en un color Ahiba datos IR Pro-Comercio (modelo Top Speed II, Datacolor, NJ, EE.UU.) de la máquina. Los dos extractos de hongos secos se volvieron a solubilizar en agua destilada a 0,1 g / L y se colocaron en recipientes separados en la máquina de teñido con sus respectivas muestras de lana (n = 3). La tintura se lleva a cabo a 98 ° C durante 30 min sin la incorporación de un tratamiento previo de mordentado. Después se secaron tintura muestras de lana a temperatura ambiente durante la noche y su color se midió en un espectrofotómetro CM-5, Konica Minolta, Tokio, Japón. lecturas de color se expresaron en el CIE Lab * coordenadas. A partir de entonces, muestras se sometieron a mojar de lavado de acuerdo con el protocolo establecido por el departamento de control de calidad de Crossville Tela

Chile SA El protocolo, inspirado en el estándar AATCC 61/2013 [22] se utiliza por la empresa como una prueba rápida en muestras teñidas, y consiste en un ciclo de inmersión y agitación (60 rpm) durante 15 min, 60 ° C, en agua destilada con el detergente aniónico Verolan NBO (1 g L-1). Las muestras se secaron a continuación a temperatura ambiente durante la noche. Color de las muestras lavadas se determinó de nuevo con el Japón. lecturas de color se expresaron en el CIE Lab * coordenadas. A partir de entonces, las muestras se sometieron a mojar lavado de acuerdo con el protocolo establecido por el departamento de control de calidad de Crossville Tela Chile SA El protocolo, inspirado en el estándar AATCC 61/2013 [22] se utiliza por la empresa como una prueba rápida en muestras teñidas, y consiste en un ciclo de inmersión y agitación (60 rpm) durante 15 min, 60 ° C, en agua destilada con el detergente aniónico Verolan NBO (1 g L-1). Las muestras se secaron a continuación a temperatura ambiente durante la noche. Color de las muestras lavadas se determinó de nuevo con el Japón. lecturas de color se expresaron en el CIE Lab * coordenadas. A partir de entonces, las muestras se sometieron a mojar lavado de acuerdo con el protocolo establecido por el departamento de control de calidad de Crossville Tela Chile SA El protocolo, inspirado en el estándar AATCC 61/2013 [22] se utiliza por la empresa como una prueba rápida en muestras teñidas, y consiste en un ciclo de inmersión y agitación (60 rpm) durante 15 min, 60 ° C, en agua destilada con el detergente aniónico Verolan NBO (1 g L-1). Las muestras se secaron a continuación a temperatura ambiente durante la noche. Color de las muestras lavadas se determinó de nuevo con el inspirado en la norma AATCC 61/2013 [22] se utiliza por la empresa como una prueba rápida en muestras teñidas, y consiste en un ciclo de inmersión y agitación (60 rpm) durante 15 min, 60 ° C, en agua destilada con el aniónico detergente Verolan NBO (1 g L-1). Las muestras se secaron a continuación a temperatura ambiente durante la noche. Color de las muestras lavadas se determinó de nuevo con el inspirado en la norma AATCC 61/2013 [22] se utiliza por la empresa como una prueba rápida en muestras teñidas, y consiste en un ciclo de inmersión y agitación (60 rpm) durante 15 min, 60 ° C, en agua destilada con el aniónico detergente Verolan NBO (1 g L-1). Las muestras se secaron a continuación a temperatura ambiente durante la noche. Color de las muestras lavadas se determinó de nuevo con el

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espectrofotómetro y se utiliza para calcular la diferencia de color después de lavar (? E). E se reportó como la solidez del color al lavarse. 3. resultados 3.1. Aislamiento e identificación de hongos Se aislaron cinco hongos ascomicetos capaces de producir colorantes y se identifican mediante técnicas moleculares. Hongos, incluidas las especies de Penicillium, Trichoderma, Talaromyces y Fusarium. La identidad en todos los casos fue del 99% o superior. Los resultados se muestran en la Tabla 1. Tabla 1. Identificación de hongos aislados de muestras de madera podridos.

Aislar 1 2 3 4 5

Nombre GenBank murcianum Penicillium Talaromyces australis Spirale Trichoderma Talaromyces sp. Fusarium oxysporum

Identidad% (explosión) 100 99 99 100 100

Número de acceso NR138358 NR147431 KP009301 LT558966 KR997535

Tamaño de secuencia (pb) 575 509 549 522 479

3.2. La producción de hongos Colorantes Los tintes naturales producidos por los cinco hongos identificado aísla en medios líquidos se representan en la Tabla 2. Rendimiento de colorantes varió desde 0,1 hasta 0,28 g L-1, y el color obtenido eran de color rojo (T. australis), amarillo (P. murcianum y T. spirale), naranja (Talaromyces sp.) y púrpura (F. oxysporum). Debido a su color y rendimiento de colorantes, T. australis y P. murcianum fueron seleccionados para la prueba adicional en el teñido de tela de lana. Además, la literatura indica que los colorantes rojos de T. australis son Monascus metabolitos tipo, es decir, principalmente una mezcla de rubropunctamine y monascorubramine [21,23]. metabolitos mismo modo, reportados para P. murcianum son griseofulvina y ácido penicillic [24]. El uso de estos compuestos en productos alimenticios y farmacéuticos insinúa en la naturaleza no tóxica probable de los colorantes obtenidos de estos hongos. Tabla 2. Rendimiento y el color de colorantes producidos en medios líquidos por hongos aislados de muestras de madera podridos.

Colorantes hongos Rendimiento (g L-1) Color Talaromyces australis 0.22 Rojo * murcianum Penicillium 0.28 Amarillo * Talaromyces sp. 0.10 naranja Spirale Trichoderma 0.24 Amarillo Fusarium oxysporum 0.25 Púrpura * Seleccionado para tejidos de lana teñido.

3.3. Tinte de muestras de lana colorantes naturales extraídos de T. australis y medios líquidos P. murcianum fueron re-solubilizan en agua y se utilizan para teñir muestras de lana. El color obtenido a 0,1 g L-1 de la concentración con ambos colorantes apareció adecuada para aplicaciones textiles. La diferencia de color después del lavado indican una buena interacción de lana con los colorantes de hongos. Las mediciones de color y las

diferencias de color después del lavado en húmedo se muestran en la Tabla 3. Apariencia de control, teñidas y se lavaron las muestras se muestra en la Figura 1.

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Tabla 3. lecturas de color y la diferencia de color de las muestras teñidas antes y después del lavado en húmedo. Tela de lana

rojo

Amarillo

CIE L * a * b * Color antes de lavar

L* = 52 (0.2), a * = 24,5 (1,6),

Después del lavado L* = 52,5 (0,7), a * = 23,1 (0,3),

segundo* = 17 (0,5)

segundo* = 6,2 (0,1)

L* = 54,4 (1,0), a * = 6,3 (0),

L* = 54,4 (0,7), a * = 6,4 (0,2),

segundo* = 28,5 (0,2)

segundo* = 25,6 (0,7)

AE

2,1 (0,9)

2,9 (0,5)

Figura 1. muestras de lana teñidas con colorantes de P. murcianum y T. australis, antes y después del lavado. (A) control, (B) de la muestra teñida con colorantes P. murcianum, (C) de la muestra teñida con colorantes P. murcianum Después del lavado, (D) de la muestra teñida con colorantes T. australis, (E) de la muestra teñida con T. australis colorantes después del lavado.

4. Discusión Cinco aislados fúngicos se obtuvieron de muestras de madera podrida y después del cultivo en medios líquidos producen diferentes tintes naturales. Los aislados correspondían a filamentosos australis Talaromyces hongos, murcianum Penicillium, Talaromyces sp., Trichoderma spirale y Fusarium oxysporum. Se encontró que todos estos hongos promover la coloración de fibras de madera en las muestras de madera podrida bajo la corteza de los registros de la muestra. La gama de colorantes obtenida varió de amarillo, de rojo, naranja y púrpura. Los colores específicos están relacionados con la presencia de diferentes metabolitos secretados por los hongos, que puede tener un papel protector contra otros microorganismos o a factores ambientales [25,26]. Todos los metabolitos fúngicos se mostró a ser soluble en agua, que difiere de otros metabolitos de color fúngicas utilizadas experimentalmente para teñir tejidos. Por ejemplo, las producidas por C. aeruginosa, S. cuboideum y S. ganodermophthorum, que no son muy solubles en agua [27]. La solubilidad en agua aumenta las posibilidades de incorporar metabolitos fúngicos directamente en procesos de teñido industriales, como agua productos de teñido solubles ya están en uso a nivel industrial. T. australisy P. murcianum colorantes se seleccionaron para llevar a cabo una prueba exploratoria en tejido de lana. La naturaleza de proteína de lana interactuaba bien con los colorantes fúngicas productoras de colores adecuados para la producción de tejidos de decoración y prendas de vestir, cuando se aplica a una concentración de 0,1 g L-1. Los resultados sobre la solidez del color al lavarse confirmaron la afinidad de los colorantes con la lana que las muestras teñidas mantienen su color en intervalos aceptables después del lavado, sin la incorporación de un pretratamiento mordentado o el uso de agentes de fijación. Los cultivos líquidos de pigmentos y colorantes que producen hongos, incluyendo Talaromyces spp. se han utilizado para teñir telas directamente después de la filtración del micelio y esporas [14,28,29]. Color obtenido por este método de aplicación depende en gran medida el rendimiento de los metabolitos de color en los medios de comunicación. Desde tales rendimiento puede variar de un lote de cultivo a otro un control de cierre de la inoculación y el cultivo de las condiciones es necesario para lograr una reproducibilidad del color adecuado. Por otro lado, la extracción y posterior re-solubilización de colorantes a concentraciones específicas parece un método menos complejo para lograr la reproducibilidad del color, que es un requisito para estandarizar la producción de productos teñidos a nivel industrial. En esta nota el potencial de colorantes naturales obtenidos a partir de hongos que habitan en madera podrida se demostró en plazo de la producción, extracción, y la aplicabilidad en tejido de lana. Sin embargo, antes de que el uso de estos colorantes naturales pueden llegar a aplicación industrial son necesarias nuevas

investigaciones en una serie de temas. Por lo tanto, es necesario descartar la presencia de metabolitos tóxicos por medio de pruebas de toxicidad, y también mediante la determinación de la estructura química de los colorantes. Del mismo modo, es necesario estudiar el potencial de los otros tres colorantes hongos obtenidos en esta investigación y para aumentar la gama de colores por continuar la búsqueda de nuevas cepas fúngicas. Además, es importante

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para estudiar los métodos para aumentar el rendimiento de los colorantes en medios líquidos con el fin de disminuir el coste de producción, probar la aplicabilidad en otros tejidos, completar una serie de pruebas de solidez de color, y verificar si las condiciones de teñido utilizados a escala industrial pueden afectar el uso de estos tintes naturales. A pesar de la cantidad de investigación que todavía es necesario llevar a cabo, la posibilidad de empleo de tintes naturales aislados fúngicos en el teñido de telas aparece por todos los medios plausible. Expresiones de gratitud: Este trabajo fue financiado por el Fondo para la Promoción de la Ciencia y Tecnológica Desarrollo (FONDEF), Conicyt-Chile, a través del proyecto ID15I10105: “Pigmentos Naturales de Alto Desempeño: una alternativa ecológica en la manufactura de telas de alta calidad”, el Centro de Biotecnología de la Universidad de Concepción y Crossville Fabric Chile SA Contribuciones de autor: Vicente A. Hernández y Felipe A. Galleguillos concebido y diseñado los experimentos; Felipe A. Galleguillos y Nicole Sagredo realizó los experimentos; Vicente A. Hernández y Á ngela Machuca analizaron los datos; Vicente A. Hernández y Ángela Machuca contribuyeron reactivos / materiales / herramientas de análisis; Vicente A. Hernández y Ángela Machuca escribió el documento. Conflictos de interés: Los autores declaran no tener ningún conflicto de intereses. Los patrocinadores fundadores tuvieron ningún papel en el diseño del estudio; en la recogida, análisis, o interpretación de los datos; en la redacción del manuscrito, y en la decisión de publicar los resultados.

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