Los Bioestimulantes, secretos de formulación!!!

Al igual que una receta de cocina, es la combinación de ingredientes y no los ingredientes específicos, los que hace que el producto final sea único y eficaz. Por lo que me veo en la necesidad de reconocer, que no importa la receta sino los secretos de fabricación y para ello dedico mi know how, a la innovación basado en fundamentos científicos.

Como Biólogo, puedo decir al definir los bioestimulantes, que estamos incursionando en dos grandes vías dicotómicas, la primera a la que llamamos biopesticidas y biocontroladores, la segunda que integran los bioestimulantes y biofertilizantes.
Los Bioestimulantes, los formulamos como estimuladores biogénicos, potenciadores metabólicos, fortificantes vegetales, reguladores de crecimiento, fitoestimulantes, pero definitivamente los caracterizamos por su eficacia biológica, pues no se define por sus ingredientes, muchas veces indefinidos, porque su acción no es el resultado de un ingrediente individual sino de la interacción de todos los ingredientes en el producto. A nuestra experiencia la eficiencia se debe a la mezcla química de sustancias complejas derivadas de procesos biológicos, generalmente por extracción fitoquímica, que tienen propiedades en conjunto y los bioprocesos industriales en su fabricación, que incluyen biotrasformaciones microbianas.
Generalmente vamos a encontrar bioestimulantes a base de ácidos húmicos, algas marinas, materia orgánicas, fitohormonas, aminoácidos y azúcares. La revelación de nuestros productos recae en un tampón fosfato salino, orgánico y natural, que es la razón de el por qué y cómo funcionan. Nuestro quehacer se encamina después del screening de las fuentes naturales, extracción y separación, validación analítica con patrones sintéticos para estandarizar los lotes de producción, luego el proceso industrial con conocimiento de operaciones unitarias, asegura una formulación estable, sin olvidar los bioensayos de rigor.

El agricultor escoge la mejor semilla, es decir el mejor genoma, luego la mejor nutrición y el mejor control sanitario, el siguiente paso es la optimización de cultivo con los bioestimulantes, porque hay que superar el estrés y estimular la expresión fenotípica. Por ello los bioestimulantes, no se hacen con recetarios, se desarrollan con conocimiento de tecnología en procesos. La química y la biología se combinan, porque “detrás de un proceso biológico esta un proceso químico” y los biólogos ven la luz. Sin conocimientos de química estamos ciegos, inmersos en suposiciones. Los procesos químicos con los ingredientes químicos, tienen efectos fisiológicos, que los biólogos manejamos. Por ello podemos predecir y caracterizar la funcionalidad de los compuestos bioactivos, con los que formulamos los bioestimulantes para ser eficaces frente a una necesidad agrícola especifica.

FORMULATIONS OF BIOSTIMULANTS, A PERSONAL EXPERIENCE.

INTRODUCTION

Generally in agriculture we are exposed to facing stress situations, and on this, we point out that any environmental change that affects the optimum growth rate and preventing the plant from reaching its full productive potential. Stress can be caused by biotic factors, such as phytoparasites, animals, insects or pathogens (bacterial or fungal). It can also be caused by abiotic factors of the environment, such as salinity, deficiencies and toxicity due to mineral nutrients, high or low temperatures and water deficits or excesses. These authors confirm our theory that, in addition to altering the growth pattern, one of the main symptoms of plants under stress conditions is the development of chlorosis, which reflects the degradation of the photosynthetic apparatus. And it is there where biostimulants are of marked interest, which leads to their application and incorporation into nutritional plans.

In the metabolism of plants described as the sequence of biochemical reactions, respiration is observed, which is the reverse of photosynthesis, when hydrolysis of sugars occurs to give, when complete, carbon dioxide and water, with energy release. The stages that comprise the respiratory process are glycolysis, the cycle of tricarboxylic acids (Krebs cycle) and oxidative phosphorylation (electron transport system). The various stages of respiration serve for the formation of several organic products necessary for the plants, so the respiratory rate depends on the presence of an available substrate. Stressed plants that have low reserves of starch, fructans or sugar, breathe at low rates. Plants with a deficiency in sugars often breathe more quickly when they are given such sugars. Energy demand and oxygen availability are directly related to the respiratory rate. This is the key that triggers the recovery of the plant.

Now, exogenous applications of preformed nutrients through foliar fertilization can contribute to the quality and increase of crop yields, and we know that many soil fertilization problems can easily be solved by foliar fertilization. Although this form of nutrition through the leaves is not the normal form, the specific function of the leaf is to produce the carbohydrates, but due to its anatomical characteristics it presents morphoanatomical characteristics for an immediate incorporation of the nutrients to the photosynthates and the subsequent translocation of these to the places of the plant of greater demand.

Without a doubt, if you ask the agricultural specialists, all apply biostimulants, to increase their yields. It is estimated that the biostimulant market grows at an annual rate of 10%, since it has become an important agricultural input for the sustainable production of crops. Thus, the Peruvian consultant Maximixe (2015) predicted that the trends of the fertilizer market in Peru would grow 8% annually, due to the growth of agricultural production by 3.7% annually, and by the expansion of the cultivable areas with the carrying out irrigation projects such as Olmos and Majes Siguas II.

II. AGRICULTURAL FORMULATIONS

When formulating agricultural bioestimulants, we ensure that they contain molecules and / or microorganisms whose functionality lies, depending on whether it is applied to the aerial parts of the plants or the rhizosphere, even in the treatment of seeds to ensure a high vigor of emergence in germination and early stages of development. In all of them, the objective is achieved by stimulating processes that, without their application, develop naturally, but with them they develop in a much more accelerated way, thanks to which the absorption and efficiency of nutrients can be improved, tolerance to biotic stress and abiotic.

The biostimulant market includes amino acids, phytochemical extracts of plants (including algae) and extracts of microorganisms, as well as cellular components that integrate biochemical pathways and activation of physiological responses such as carboxylic acids from glucogenic pathways, etc., are the different types of biostimulants of common use. The cost of producing one of them depends on the biotechnological complexity it uses and the budget available for research and development in continuous improvement.

What can we offer for agriculture for the active ingredient?

• Liquid organic matter

• The carboxylates that integrate metabolic pathways

• Free amino acids and protein hydrolysates

• Physiologically activated energy carbohydrates

• Plant extracts with biological activity

• Seaweed metabolites and their biotrained broths

II.a. BIO TRANSFORMATION

In these types of products it is proposed to replace part of the synthetic chemical nutrition with products or waste from the same ecosystem, the nutrients are released from the elaboration of biochemical transformations by microorganisms and phytochemical reactions, and in some cases with organic chemistry techniques. With the use of livestock waste, organic matter of high protein content, carbohydrate and fat, all of them with a high susceptibility to be hydrolyzed keeping phosphorylated monomers easily absorbed. The waste from the agroindustry whose origins are organic waste from discarding stand out.

The production process of a biostimulant begins with the production of microbial inoculum that is faced with a varied type of substrate, in biotechnological processes of anaerobic and aerobic fermentation, the final product of this process is the obtaining of an excellent organic amendment and fertilizer with a good beneficial microbial population. Phytochemical extraction is a tool to concentrate molecules considered as natural products with biological activity

The final products obtained are natural substances with biostimulant function (stimulates growth, flowering, rooting, fruit setting and ripening) and also fertilizer (provides organic nutrients to plants).

Organic fertilizers start from organic substrates and undergo a series of biotransformations in substances that can be assimilated by plants. Our method for the elaboration of organic fertilizers takes special care not to affect the microbiological activity in the decomposition.

Our procedure contemplates the use of organic sources with defined compositions in order that the final product possesses an ideal proportion of nutritious elements for the crop to be treated. It is a biotechnological production process, using enzymes produced in the same substrates that give rise to biostimulants, in a two-stage process for obtaining a liquid product rich in soluble and highly absorbent phytonutrients, for use as fertilizers and stimulants of germination, rooting, growth, flowering, fruit setting and maturation of plants and their fruits. It can be applied in its different variants to any type of plant, time of plant development, soil and leaf form to the crop, and potentially useable in organic agriculture.

The productive processes are divided into anaerobic and aerobic fermentatives:

a. An anaerobic fermentative phase with microorganisms that produce hydrolytic enzymes using organic residues and CaCl2 at concentrations that favor the excretion of enzymes. The fermentative processes developed with microbial treatments, we have, that due to the little control that is exerted on the microbial growth that is nonspecific, causes that in the final product two types of products are obtained: Soluble substances in liquid form with biostimulant capacity and fertilizer, and a solid by-product with fertilizing capacity, this reductive phase produces methane, ammonia, phosphine, hydrogen sulphide and borane.

b. An aerobic fermentation phase: production by direct enzymatic hydrolysis, are much more efficient and result in liquid products that have a greater biostimulant capacity, greater bioavailability and functionality at the time of application. Being the optimal culture medium of Bacillus licheniformis, an excretory microorganism of enzymes. In the fermentative phase, a production of a liquid phase enriched in hydrolytic activity of microbial origin must be achieved. The bioreactor must be at neutral pH, Ta optimum for the development of the microorganism (35-370C) and aeration during 240-380 hours / m3, depending on the volume of the batch produced. A solution of the modified substrate with a high content of enzymes excreted by the microorganism is obtained, which is used in the hydrolytic phase of the process as an enzy-matic base to increase the productivity of the biostimulant. Enzymes that hydrolyze ester bonds, enzymes that attack glycosidic bonds and enzymes that break down nitrogen bonds

Therefore, carbon dioxide, nitrates, phosphates, sulfate and borate are produced in this phase of complete oxidation. Finally, the solid - liquid separation is carried out by filtration and then decantation, at the concentration and acidifying the medium to lower the pH, facilitating storage, transport and, above all, because in these conditions it is completely stable. The resulting non-solubilized solids can be used as conventional organic fertilizer and the resulting liquid is the product with biostimulant capacity for use as fertilizer

for use as fertilizers and stimulants of germination, rooting, growth, flowering, fruit setting and maturation of their plants and fruits.

A protein can be hydrolyzed by enzymes or by the action of acids and alkalis, but physiologically it is not advisable to use alkalis for losing its nature, acid and enzymatic hydrolysis, they maintain the levorotatory characteristic of amino acids, the difference between them is the ability to form free amino acids, the enzymes are very specific for certain bonds, so it generates a limited amount of free amino acids, acid hydrolysis greatly exceeds the enzymatic.

To obtain our amino acids, we perform protein hydrolysis in a bioreactor, with control of agitation, pH, temperature and time of the process. The substrate dissolves in water, the microbial strain producing the enzyme protease is added, initiating the hydrolysis. As it progresses there is a decrease in pH due to the breakdown of the peptide bonds, which develops in a set of simultaneous reactions of breakage of bonds, giving different types of amino acids, a subsequent acid hydrolysis allows us to reach the structure base of an amino acid that is the simplest amino acid, Glycine, this is the magician that allows the best stability to the metal chelate complex, of our metalosates, for having a load balance, it is much easier to take and drop the metal than when there are more competing ionic forces, such as when chelating with a racemic mixture of different amino acids. At the same time, then, the amine structure serves to form other vegetable amino acids and further proteins, and the metal has been transported and made available to the biochemistry of the plant, to fulfill its physiological and nutritional function.

To obtain our formulas based on seaweed extracts as a biostimulant, we use seaweed powder from the Peruvian coast Lessonia (Aracantos), and Macrocystis (Sargasso) in addition to Fucus and Laminaria, micronized, desalinated and filtered, and subjected to microbial biotransformation , to recover a wide range of biological bioelicitors or phenolic molecules with biological activity, which integrate the metabolic pathways of growth regulation such as auxins, cytokinins and gibberellins.

II.b CHELATES OF METALS WITH AMINO ACIDS:

According to the physical and chemical properties they share, the elements can be classified into three major categories: metals, metalloids and non-metals. The metals form ionic compounds similar to salts with non-metallic compounds. In Agriculture we are mainly interested in: Potassium, Calcium, Magnesium, Manganese, Iron, Zinc, Molybdenum, Cobalt, as an example we will take Potassium.

Potassium is a metal because it is positioned in period 4 and group I (alkaline) of the periodic table, this means that it has the configuration of the last valence layer ns ^ 1, tends to give 1 electron to get the maximum stability (8 electrons in the last layer), that is, it tends to make monopositive cations, has low electronegativity and tends to react with non-metals by ionic bond: Therefore, it forms complexes with amino acids, as a ligand.

This complex of an atom or central ion that acts as Lewis acid is coordinated by a ligand that acts as a Lewis base. Called ligand monodentado that is the case of the amino group of the ionized amino acid that leads to the formation of a chelate. To name a complex, ligands are named before the metal. If the complex is an anion, its name ends in ato. Therefore the vulgar to call them metalosatos that means chelate of a metal with amino acid.

Most foliares are concentrated liquids and the organic molecules of the formulation require dilution in water, and these as the chain of the compound becomes longer, becomes less soluble in water. Water is an amphiprotic solvent and therefore can, for example, ionize an amine by giving it a proton or an acid by accepting a proton from it. This reaction is illustrated as follows:

The number of acids and bases that can be ionized by water is limited, and it is likely that most of those that dissolve do so by hydrogen bonding rather than by ionization and solvation of the ions.

III: CARBOXYLATES OF METALS

The carboxylic acids that we use in formulations are tartaric, fumaric, lactic, citric, malic and maleic acids. The compounds containing the carboxyl group are acids and are called carboxylic acids.

A carboxylic acid yields protons by heterolytic cleavage of O-H bond giving a proton and a carboxylate ion. The carboxylic acids form hydrogen bonds with water, a carboxylic acid can be dissociated in water to give a proton and a carboxylate ion. The equilibrium constant Ka is called the acidity constant,

there is where you can enter a substituent that stabilizes the carboxylate ion, with a negative charge, increases the dissociation and produces a stronger acid. In this way the electronegative atoms increase the strength of an acid. This inductive effect can be very large if one or more groups that attract electrons are present in the alpha carbon atom.

The Krebs cycle (also known as the tricarboxylic acid cycle or the citric acid cycle) is a metabolic cycle of fundamental importance in all cells that use oxygen during the cellular respiration process9. In these aerobic organisms, the Krebs cycle is the ring of conjunction of the metabolic pathways responsible for the degradation and desasimilation of carbohydrates, fats and proteins in carbon dioxide and water, with the formation of chemical energy.

The citric acid cycle, considered the funnel of metabolism, consists of eight enzymatic reactions, all of them mitochondrial in eukaryotes. The citric acid cycle is the central route of aerobic metabolism: it is the final oxidative pathway in the catabolism of carbohydrates, fatty acids and amino acids, and it is also an important source of biosynthetic pathway intermediaries. In many cells the coupled action of the citric acid cycle and the electron transport chain are responsible for most of the energy produced.

The Krebs cycle is the common central route for the degradation of the acetyl residues (of 2 C atoms) that are derived from carbohydrates, fatty acids and amino acids. It is a universal route, catalyzed by a multienzyme system that accepts the acetyl groups of acetyl-CoA as fuel, degrading it up to CO2 and hydrogen atoms, which are driven to the O2 that is reduced to form H2O (in the electron transport chain ).

IV. EXOGENOUS INCORPORATION OF FRUCTANOS.

When we provide sugars in our formulations, especially during the period of rapid expansion of the size of the fruit, soluble sugars are responsible for most of the increase in the biomass of the fruit. In addition, some authors point out that these sugars decrease as oil synthesis begins and during the ripening of the fruit, this suggests that these carbohydrates play an important role, not only in the metabolic processes associated with fruit development, but also that also in the respiratory processes associated with the maturation and physiology of the fruit during postharvest.

One of the critical periods during the development of the fruit is the competition that is established between it and the vegetative development by photosynthates in the early stages of growth. When the greatest demands of these products are registered by the fruit and the shoots, therefore for the successful production of fruits, after flowering, it depends on an adequate availability of carbohydrates. and it must be ensured that carbohydrate levels increase at the same time as sugars, sugars are not the main source of carbohydrate reserves, but they are the immediate source of energy for the plant.

  

V. EXOGENOUS INCORPORATION OF POLYPHENOLS

It is possible to incorporate crude extracts of phenolic molecules from the metabolic pathway of the shikimic, in biochemical union that allow it to translocate easily inside the plant, the phenolic acids are intermediaries of the biosynthesis of phytoalexins, to obtain an immediate and sustained response against the infection of phytopathogens and activate the physiological response to stress. To do this, we collect, dried, weed up the remains of flower petals to ruin powder, to proceed with the extraction of the phytoconstituents, with the successive use of different suitable solvents such as ethanol, hexane, dichloromethane, acetone, etc, and in hot water.

FORMULACIONES DE BIOESTIMULANTES, UNA EXPERIENCIA PERSONAL.

I.               INTRODUCCION

Generalmente en agricultura estamos expuestos a enfrentar situaciones de estrés, y sobre ello, señalamos que cualquier cambio ambiental que afecte el óptimo de la tasa de crecimiento e impidiendo a la planta de que alcance su pleno potencial productivo. El estrés puede ser causado por factores bióticos, tales como fitoparásitos, animales, insectos o patógenos (bacterianos o fúngicos). También puede ser causado por factores abióticos del ambiente, como salinidad, deficiencias y toxicidad por nutrientes minerales, altas o bajas temperaturas y déficit o excesos hídricos. Tenemos  nuestra teoría que, además de alterar el patrón de crecimiento, uno de los principales síntomas de plantas bajo condiciones de estrés es el desarrollo de clorosis, lo que refleja la degradación del aparato fotosintético. Y es a allí donde los bioestimulantes son de un marcado interés, que conlleva a su aplicación e incorporación en los planes nutricionales.

En el metabolismo de las plantas descrito como  la secuencia de reacciones bioquímicas se observa la respiración, que  es el reverso de la fotosíntesis, al ocurrir hidrólisis de azúcares para dar, cuando es completa, anhídrido carbónico y agua, con liberación de energía. Las etapas que comprenden el proceso respiratorio son la glucólisis, el ciclo de los ácidos tricarboxílicos (ciclo de Krebs) y la fosforilación oxidativa (sistema de transporte de electrones) Las diversas etapas de la respiración sirven para la formación de varios productos orgánicos necesarios para las plantas, por lo que la tasa respiratoria depende de la presencia de un substrato disponible. Las plantas estresadas y que tienen reservas bajas de almidón, fructanos o azúcar, respiran a tasas bajas. Las plantas con deficiencia en azúcares muchas veces respiran con mayor rapidez cuando se les proporcionan tales azúcares. La demanda energética y la disponibilidad de oxígeno están directamente relacionadas con la tasa respiratoria. Esta es la llave que gatilla la recuperación de la planta.

Ahora, aplicaciones exógenas de nutrientes preformados a  través de la fertilización foliar puede contribuir en la calidad y en el incremento de los rendimientos de las cosechas, y sabemos que muchos problemas de fertilización al suelo se pueden resolver fácilmente mediante la fertilización foliar.  Aunque esta forma de nutrición a través de las hojas no es la forma normal,  la función específica de la hoja es producir los carbohidratos, pero por sus características anatómicas presenta características morfoanatomicas  para una incorporación inmediata de los nutrientes a los fotosintatos y la translocación posterior de éstos a los lugares de la planta de mayor demanda.

Sin lugar a duda, si preguntas a los especialistas agrícolas, todos aplican  bioestimulantes, para incrementar sus rendimientos. Se estima que el mercado de bioestimulantes  crece a una tasa  anual de 10%, pues se ha convertido en un insumo agrícola importante para la producción sostenible de cultivos. Es así que la consultora peruana Maximixe (2015) pronosticó que las tendencias del mercado de fertilizantes en el Perú crecería 8% anual, debido al crecimiento de la producción agrícola en 3,7% anual, y por la ampliación de las áreas cultivables con la realización de proyectos de irrigación como Olmos y Majes Siguas II.

II.             FORMULACIONES AGRICOLAS

Cuando formulamos bioestimulantes  agrícolas, aseguramos que  contienen moléculas y / o microorganismos cuya funcionalidad  radica, dependiendo si se aplica a las partes aéreas de las plantas o la rizosfera, incluso en el tratamiento de semillas para asegurar un alto vigor de la emergencia en la germinación y etapas tempranas de desarrollo.  En todos ellos se logra el objetivo de estimular  procesos que sin su aplicación, se desarrollan naturalmente,  pero  con ellos  se desarrollan de una manera mucho más acelerada,  gracias a que se puede mejorar la absorción  y la eficiencia de nutrientes, la tolerancia al estrés biótico y abiótico. 

El mercado bioestimulantes contempla los  aminoácidos, extractos fitoquímicos de plantas (incluido las algas) y extractos de microorganismos, además  componentes  celulares que integran vía bioquímicas y de activación de respuesta fisiológica como los  ácidos carboxílicos de las vías glucogénicas etc., son los diferentes tipos de bioestimulantes de uso común. El costo de producir uno de ellos depende de la complejidad biotecnológica que utiliza y el presupuesto disponible para investigación y desarrollo en mejora continua.

¿Que  podemos ofrecer para la agricultura por el ingrediente activo?

·       La materia orgánica liquida

·       Los carboxilatos que integran  vías metabólicas

·       Los Aminoácidos libres e hidrolizados proteicos

·       Los carbohidratos energéticos fisiológicamente activados

·       Los extractos vegetales con actividad biológica

·       Los metabolitos de Algas marinas y sus  caldos biotrasformados

  

II.a. BIOTRASFORMACIONES

En estos tipos de productos se propone reemplazar parte de la nutrición químicas sintética con productos o desechos del mismo ecosistema, los nutrientes son liberados a partir de la elaboración de transformaciones bioquímicas por microrganismos y reacciones fitoquímicas, y en algunos casos con técnicas de química orgánica. Con el empleo de los residuos pecuarios, materia orgánica de alto contenido proteico, glúcido y graso, todos ellos con una alta susceptibilidad a ser hidrolizado manteniendo monómeros fosforilados de fácil absorción. Destacan los residuos de la agroindustria  cuyos orígenes son restos orgánicos del descarte.

El Proceso de producción de un bioestimulnte  se inicia con la producción de inoculo microbiano que es enfrentado a un variado tipo de sustrato, en procesos biotecnológicos de fermentación anaeróbica y aeróbica, el producto final de este proceso es la obtención de una excelente enmienda orgánica y fertilizante con una buena población microbiana benéfica. La extracción fitoquímica es una herramienta para concentrar moléculas consideradas  como productos naturales  con actividad biológica

Los productos finales obtenidos son sustancias naturales con función bioestimulante (estimula el crecimiento, la floración, el enraizamiento, el cuajado y maduración de frutos) y también fertilizante (provee de nutrientes orgánicos a las plantas).

Los fertilizantes orgánicos parten de sustratos orgánicos y sufren una serie de biotransformaciones en sustancias que son asimilables por las plantas. Nuestro método para la elaboración de abonos orgánicos tiene cuidados especiales para no afectar la actividad microbiológica en la descomposición.

Nuestro procedimiento contempla el uso de fuentes orgánicas  con composiciones definidas a fin de que el producto final posea una proporción ideal de elementos nutritivos para el cultivo a tratar. Se trata de un proceso de producción de biotecnológica, mediante enzimas producidas en los mismos sustratos que dan lugar a los bioestimulantes,  en un proceso en dos fases para la obtención de un producto líquido rico en fitonutrientes solubles y de alta absorción, para su uso como fertilizantes y estimulantes de la germinación, el enraizamiento, el crecimiento, la floración, el cuajado y la maduración de plantas y sus frutos. Puede aplicarse en sus diferentes variantes a cualquier tipo de planta, momento del desarrollo vegetal, suelo y forma foliar al cultivo, y potencialmente utilizable en agricultura orgánica.

Los procesos productivos se dividen en fermentativos anaeróbicos y aeróbicos:

a.     Una fase fermentativa anaeróbica con microorganismos productores de enzimas hidrolíticas usando como base del medio de cultivo, restos orgánicos y CaCl₂ en concentraciones que favorecen la excreción de enzimas. Los procesos fermentativos desarrollados con tratamientos microbianos, tenemos, que debido al poco control que se ejerce sobre el crecimiento microbiano que es inespecífico, hace que en el producto final se obtenga dos tipos de productos: Sustancias solubles en forma líquida con capacidad bioestimulante y fertilizante, y un subproducto sólido con capacidad fertilizante, esta fase reductiva produce metano, amoniaco, fosfina,sulfuro de hidrogeno y borano.

b.     Una fase de fermentación aerobica: de producción mediante hidrólisis enzimática directa, son mucho más eficientes y dan lugar a productos líquidos que presentan una mayor capacidad bioestimulante, mayor biodisponibilidad y funcionalidad a la hora de su aplicación. Siendo el medio de cultivo óptimo de Bacillus licheniformis, un microorganismo excretor de enzimas. En la fase fermentativa se ha de conseguir una producción de una fase líquida enriquecida en actividad hidrolítica de origen microbiano. El biorreactor debe estar a pH neutro, T^a óptima para el desarrollo del microorganismo (35-37⁰C) y aireación durante 240-380 horas/m³, dependiendo del volumen del lote producido. Se obtiene una disolución del sustrato modificado con un elevado contenido en enzimas excretadas por el microorganismo, que se emplea en la fase hidrolítica del procedimiento como base enzimática para aumentar la productividad del bioestimulante. Enzimas que hidrolizan enlaces éster, enzimas que atacan a los enlaces glucosídicos y enzimas que deshacen enlaces de Nitrógeno

Por ello, en esta fase de oxidación completa se produce dióxido de carbono, nitratos, fosfatos, sulfato y borato. Por último se procede a la separación sólido - líquido mediante filtración y luego decantación, a la concentración y acidificando el medio para disminuir el pH facilitando el almacenaje, el transporte y, sobre todo, porque en esas condiciones es totalmente estable. Los sólidos resultantes no solubilizados, pueden emplearse como abono orgánico convencional y el líquido resultante es el producto con capacidad bioestimulante para su uso como fertilizantes y estimulantes de la germinación, el enraizamiento, el crecimiento, la floración, el cuajado y la maduración de sus plantas y frutos.

Se puede hidrolizar una proteína por enzimas o por acción de ácidos y álcalis, pero fisiológicamente no es recomendable usar los álcalis por perder su naturaleza, la hidrólisis acida y enzimática, mantienen la característica levógira de los aminoácidos, la diferencia entre ellos es la capacidad de formar  aminoácidos libres, las enzimas son muy específicas para ciertos enlaces, por lo que genera una limitada cantidad de aminoácidos libres, la hidrólisis acida supera grandemente a la enzimática^.

Para obtener nuestros aminoácidos  realizamos hidrólisis proteica en un biorreactor, con control de agitación, pH, temperatura y tiempo del proceso. El sustrato se disuelve en agua, se agrega la cepa microbiana productor de la enzima proteasa dando inicio a la hidrólisis. A medida que ésta progresa se produce una disminución del pH debido a la rotura de los enlaces peptídicos, que se desarrolla en un conjunto de reacciones simultáneas de ruptura de enlaces, dando distintas tipos de aminoácidos, una ulterior hidrolisis acida nos permite llegar a la estructura base de un aminoácido que es el aminoácido más simple, la Glicina, este es el mago que permite la mejor estabilidad al complejo quelato metal, de nuestros metalosatos, por tener un equilibrio de carga, es mucho más fácil tomar y soltar el metal que cuando hay más fuerzas iónicas  en competencia, como cuando quelatamos con  una mezcla racémica de diferentes aminoácidos. A su vez  luego la estructura amínica  sirve para formar otros aminoácidos vegetales y ulteriores proteínas, y el metal ha sido trasportado y puesto a disposición de la bioquímica  de la planta, para cumplir su función fisiológica y nutricional.

Para obtener nuestras formulas a base de extractos de  algas marinas como un bioestimulante, usamos polvo de algas marinas del litoral peruano  Lessonia (Aracantos), y Macrocystis (Sargazos) además de   Fucus y Laminaria, micronizadas, desalinizadas  y filtradas, y sometidas a biotransformacion microbiana, para recuperar una amplia gama de bioelicitores o moleculares fenólicas con actividad biológica, que integran las vías metabólicas de regulación del crecimiento como auxinas, citoquininas y giberelinas.

II.b QUELATOS DE METALES CON AMINOACIDOS:

De acuerdo con las propiedades físicas y químicas que comparten, los elementos se pueden clasificar en tres grandes categorías: metales, metaloides y no metales. Los metales forman compuestos iónicos similares a sales con compuestos no metálicos. En Agricultura nos interesa mayormente: El Potasio, El Calcio, el Magnesio, el Manganeso, el Hierro, el Zinc, el Molibdeno, el Cobalto, como ejemplo tomaremos el Potasio.

El Potasio es un metal porque está posicionado en el período 4 y el grupo I (alcalinos) de la tabla periódica, esto quiere decir que tiene la configuración de la última capa de valencia ns^1, tiende a ceder 1 electrón para conseguir la máxima estabilidad (8 electrones en la última capa), es decir, tiende a hacer cationes monopositivos, tiene baja electronegatividad y tiende a reaccionar con los no metales mediante enlace iónico: Por ello, forma complejos con  aminoácidos,  a manera de ligando.

Este complejo de un átomo o ion central que actúa como ácido de Lewis está coordinado por un ligando que actúa como base de Lewis. Llamado ligando monodentado que es el caso del grupo amino del aminoácido ionizado que conduce a la formación de un quelato. Para nombrar un complejo, los ligandos se nombran antes del metal. Si el complejo es un anión, su nombre termina en ato. Por ello el vulgo de llamarlos metalosatos que  quiere decir  quelato de un metal con aminoácido.

La mayoría de foliares son líquidos concentrados y las moléculas orgánicas de la formulación requieren diluirse en agua, y estas a medida que la cadena del compuesto se hace más larga, se hace menos soluble en agua. El agua es un solvente anfiprótico y por lo tanto puede por ejemplo ionizar una amina dándole un protón o un ácido aceptando un protón del mismo. Esta reacción se ilustra así:

El número de ácidos y bases que pueden ser ionizados por el agua es limitado, y es probable que la mayoría de los que se disuelven lo hagan por formación de puentes de hidrógeno más bien que por ionización y solvatación de los iones.

III: CARBOXILATOS DE METALES

Los Acidos carboxilicos que usamos en formulaciones  son el Acido Tartarico, Fumarico, Lactico, Citrico, Malico y Maleico. Los compuestos que contienen al grupo carboxilo son ácidos y se llaman ácidos carboxílicos.

Un ácido carboxílico cede protones por ruptura heterolítica de enlace O-H dando un protón y un ión carboxilato. Los ácidos carboxílicos forman puentes de hidrógeno con el agua, un ácido carboxílico se puede disociar en agua para dar un protón y un ión carboxilato. La constante de equilibrio Ka se llama constante de acidez, alli es donde se puede entrar un sustituyente que estabilice al ión carboxilato, con carga negativa, aumenta la disociación y produce un ácido más fuerte. De este modo los átomos electronegativos aumentan la fuerza de un ácido. Este efecto inductivo puede ser muy grande si están presentes uno o más grupos que atraen electrones en el átomo de carbono alfa.

El ciclo de Krebs (conocido también como ciclo de los ácidos tricarboxílicos o ciclo del ácido cítrico) es un ciclo metabólico de importancia fundamental en todas las células que utilizan oxígeno durante el proceso de respiración celular. En estos organismos aeróbicos, el ciclo de Krebs es el anillo de conjunción de las rutas metabólicas responsables de la degradación y desasimilación de los carbohidratos, las grasas y proteínas  en anhídrido carbónico y agua, con la formación de energía química.

El ciclo del ácido cítrico, considerado el embudo del metabolismo, consiste ocho reacciones enzimáticas, todas ellas mitocondriales en los eucariontes. El ciclo del ácido cítrico es la vía central del metabolismo aerobio: es la vía oxidativa final en el catabolismo de los carbohidratos, ácidos grasos y aminoácidos, además es una fuente importante de intermediarios de vías biosintéticas. En muchas células la acción acoplada del ciclo del ácido cítrico y la cadena de transporte de electrones son responsables de la mayoría de la energía producida.

El ciclo de Krebs, es la ruta central común para la degradación de los restos acetilo (de 2 átomos de C) que derivan de los glúcidos, ácidos grasos y aminoácidos. Es una ruta universal, catalizada por un sistema multienzimático que acepta los grupos acetilo del acetil-CoA como combustible, degradándolo hasta CO₂ y átomos de Hidrógeno, que son conducidos hasta el O₂  que se reduce para formar H₂O (en la cadena de transporte de electrones).

IV.           INCORPORACION EXOGENA DE FRUCTANOS.

Cuando aportamos azucares en nuestras formulaciones  sobretodo  durante el periodo de rápida expansión del tamaño de la fruta, los azúcares solubles son responsables en mayor parte del aumento de la biomasa del fruto. Además, algunos autores señalan que estos azúcares disminuyen a medida que comienza la síntesis de aceite y durante la maduración de la fruta, esto sugiere que estos carbohidratos juegan un rol importante, no solamente en los procesos metabólicos asociados al desarrollo de la fruta, sino que también en los procesos respiratorios asociados a la maduración y a la fisiología del fruto durante la postcosecha.

Uno de los periodos críticos durante el desarrollo del fruto es la competencia que se establece entre éste y el desarrollo vegetativo por los fotosintatos en las primeras etapas de crecimiento. Cuando se registran las mayores demandas de estos productos por parte del fruto y los brotes, por ello  para la producción exitosa de frutos, después de la floración, depende de una adecuada disponibilidad de carbohidratos. y se debe asegurar que los niveles de carbohidratos aumenten al mismo tiempo que los azúcares, los azúcares no son la principal fuente de reservas de carbohidratos, pero sí constituyen la fuente energética inmediata para la planta.

 

V.             INCORPORACION EXOGENA DE POLIFENOLES

Se puede  incorporar  extractos crudos  de moléculas fenólicas de la vía metabólica del shikimico, en unión bioquímica que le permitan traslocar fácilmente dentro de la planta, los ácidos fenólicos son intermediarios de la biosíntesis de fitoalexinas, para obtener una respuesta inmediata y sostenida contra la infección de fitopatógenos y activar la respuesta fisiológica al estrés. Para ello recolectamos, desecados, trituramos hasta polvo grosero los restos de petalos florales, para proceder a la extracción de los fitoconstituyentes, con el empleo sucesivo de diferentes solventes apropiados como el etanol, hexano, diclorometano, acetona etc, y en agua caliente.