ES2220564T3 - Procedimiento de produccion de metabolitos a partir de vegetales cultivados en un medio sin suelo. - Google Patents
Procedimiento de produccion de metabolitos a partir de vegetales cultivados en un medio sin suelo.Info
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Abstract
Procedimiento de producción de moléculas a partir de plantas, caracterizado porque las citadas plantas son cultivadas en condiciones fuera de suelo y son alimentadas por una solución nutritiva y/o son rociadas mediante un líquido de lavado, siendo la indicada solución y/o el mencionado líquido seguidamente recuperado(a)(s) y tratado(a)(s) para extraer del mismo ciertas moléculas específicas que contiene(n) y que han sido liberadas por las raíces y/o las partes aéreas de dichas plantas.
Description
Procedimiento de producción de metabolitos a
partir de vegetales cultivados en un medio sin suelo.
La invención se refiere a un procedimiento de
producción de metabolitos, en continuo o semicontínuo, a partir de
plantas cultivadas sin suelo y sin pérdida de viabilidad de dichas
plantas, así como a una instalación para llevar a cabo este
procedimiento.
Las plantas producen un gran número de moléculas
que el hombre utiliza como medicamentos, colorantes, aromas,
aditivos alimentarios o pesticidas. Estos compuestos son a menudo
característicos de una familia, de un género o de una especie
vegetal dada. Se los clasifica como metabolitos secundarios pues no
parecen ser siempre indispensables para la supervivencia de la
planta en estado natural (Bentley 1999, Bourgaud y col. 1999,
Gontier 1993). Muchas de estas moléculas de origen vegetal sirven o
han servido de modelo para la síntesis química con vistas a su
utilización comercial. A veces, las moléculas son complejas y la
extracción a partir de plantas salvajes, de plantas cultivadas, bien
en el campo o in vitro, siguen siendo las mejores fuentes de
aprovisionamiento (Herman 1993).
En particular en el caso de moléculas de alto
valor comercial (precio por kilogramo y volumen de mercado), se han
desarrollado cultivos de células o de tejidos en
bio-reactores (Herman 1993). En este caso, los
cultivos deben ser axénicos, es decir exentos de microorganismos
(bacterias y hongos) cuya presencia podría ser perjudicial para el
crecimiento de la materia vegetal y para que dicha materia vegetal
produzca tales metabolitos. A veces resulta difícil mantener las
condiciones axénicas en el tiempo y esto es fuente de cargas
financieras importantes (Gontier 1993). Además, la utilización de
sofisticados sistemas para el cultivo in vitro
(fermentadores) supone una carga a veces redhibitorio, lo que hace
el sistema económicamente no viable. En general, la producción de
biomasa in vitro es costosa. Para rentabilizar el sistema se
buscará que esta biomasa produzca el máximo de moléculas sin que se
destruya y se reutilizará al máximo como biocatalizador (Herman
1993).
Se puede conseguir estimular la producción
aportando precursores al medio de cultivo (Boitel y col. 1997),
mediante permeabilización reversible de la biomasa o mediante
cambios físicos (aumento de temperatura, cambio de pH,
traumatismos...), químicos (aporte de sales CuSO_{4}, NaCl,
CaCl_{2}, (NH_{4})_{2}SO_{4}... u otros
permeabilizantes EDTA, DMSO, Tween 20, otros agentes tensioactivos
o detergentes...) o bioquímico (extracción...)... (Boitel y col.
1995-1997, Weather y col. 1991, Herman 1993,
Mukundan y col. 1998).
El objeto de tales manipulaciones es forzar la
vía de biosíntesis aumentando el flujo total de precursores hacia la
molécula buscada. Numerosas publicaciones testimonian resultados
extremadamente positivos obtenidos por estas diferentes vías
(véanse: Boitel y col. 1995-1997, Weather y col.
1991, Herman 1993). Sin embargo, el problema derivado del carácter
axénico de los cultivos aún se sigue planteando.
Otros autores describen la utilización de
cócteles antifúngicos y antibióticos que permiten asegurar la
supervivencia de la materia vegetal en condición no axénica
("Plant Preservative Mixture", denominado corrientemente PPM®).
En este caso es difícil dosificar los inhibidores microbianos de
forma que sólo las bacterias y los hongos sean afectados y ello sin
efecto negativo alguno sobre la biomasa vegetal.
En contraposición al cultivo in vitro, la
producción de moléculas a partir de plantas recogidas de forma
natural o cultivadas en campos es una alternativa interesante. Sin
embargo, la recogida de forma natural puede conducir a la
desaparición de especies en caso de sobreexplotación (Gontier 1993).
De la misma manera, también se pueden producir importantes
variaciones cualitativas y cuantitativas de la producción. El
cultivo en el campo no siempre es realizable por falta de
conocimiento de la planta o, peor aún, a causa la no recuperación de
la inversión a medio plazo. Este es el caso frecuente en árboles -
por ejemplo el tejo (Chen y Chen 1997, Ketchurn y col. 1999) - que
crecen lentamente y cuyo desarrollo se prolonga durante
decenios.
Desde hace varios años se han desarrollado los
llamados cultivos sin suelo (Morard 1995, Toda y col. 1999), en
invernadero o en el exterior, y permiten ahora el cultivo de
plantas hortenses u ornamentales con un nivel de rentabilidad
elevado. Los progresos referentes a estas técnicas han sido
fulgurantes desde hace aproximadamente quince años, tanto a nivel de
los dispositivos y de las soluciones nutritivas como del control y
de la automatización de estos sistemas (Morard 1995). Hasta ahora,
no se ha intentado ningún ensayo de producción de metabolitos
secundarios a partir de tales cultivos, ni siquiera se ha
propuesto, que permita, en particular, la recuperación de
metabolitos excretados, bien sea naturalmente o no, a partir de
raíces de plantas o incluso de sus partes aéreas. En particular, el
estado de la técnica no muestra absolutamente nada, ni sugiere, que
sea posible a priori recuperar tales metabolitos sin que
éstos sean degradados por la microflora encontrada en los cultivos
fuera del suelo.
Por consiguiente, actualmente, no se sabe:
- -
- si las plantas, en general, liberan metabolitos secundarios a partir de sus raíces o de sus hojas de tal forma que este fenómeno pueda ser utilizado para una aplicación industrial;
- -
- si es posible forzar una liberación natural o no de tales metabolitos secundarios en las plantas cultivadas sin suelo en particular;
- -
- si un tratamiento que favorece la síntesis y liberación de tales metabolitos secundarios en la planta afectará a la supervivencia de dicha planta de tal forma que no pueda considerarse ninguna aplicación industrial;
- -
- si tales metabolitos son o no degradados de forma importante por la microflora susceptible de desarrollarse alrededor de las plantas así cultivadas.
Por consiguiente, el problema planteado en la
presente invención consiste en proponer un procedimiento de
producción de moléculas a partir de plantas que no necesitan
condiciones axénicas o estériles, procedimiento que permita
producir cantidades importantes, que sea económicamente rentable y
que no lleve a la destrucción, ni siquiera parcial, de las plantas
con miras a la extracción de las moléculas buscadas.
A este respecto, la presente invención tiene por
objeto un procedimiento de producción de moléculas a partir de
plantas, caracterizado porque tales plantas son cultivadas en un
medio sin suelo y son alimentadas por una solución nutritiva y/o
rociadas mediante un líquido de lixiviado, siendo tal solución y/o
el
mencionado líquido seguidamente recuperado(s) y tratado(s) para extraer del mismo ciertas moléculas que contiene(n) y que han sido liberadas por las raíces y/o las partes aéreas de dichas plantas.
mencionado líquido seguidamente recuperado(s) y tratado(s) para extraer del mismo ciertas moléculas que contiene(n) y que han sido liberadas por las raíces y/o las partes aéreas de dichas plantas.
Según una primera característica de la invención,
el mencionado procedimiento puede consistir más precisamente en
realizar las etapas siguientes:
- a)
- iniciación del cultivo de las plantas en condiciones de no suelo permitiendo el crecimiento y desarrollo de tales plantas y la obtención de una biomasa lo suficientemente importante para rentabilizar el procedimiento;
- b)
- recuperación de los metabolitos liberados por las raíces o por las partes aéreas de las plantas mediante un líquido puesto en contacto con las raíces por percolación o inmersión, o por aspersión de las hojas de dichas plantas;
- c)
- recogida de la solución usada o cargada en forma de percolado (para las raíces) o del lixiviado (para las hojas) y separación de las moléculas buscadas contenidas en esta solución por extracción líquido-líquido, líquido-sólido, por recristalización, por sublimación o por evaporación de agua.
El procedimiento indicado puede igualmente
comprender una etapa suplementaria de permeabilización forzada de
las raíces o de las partes aéreas de las plantas con una solución
que contiene particularmente sales, agentes tensioactivos,
detergentes, disolventes, extractores de origen fúngico o
bacteriano, derivados de ácido jasmónico u otros productos que
estimulan las defensas naturales de las plantas, de tal forma que el
flujo que sale de las raíces o de las hojas hacia la solución
nutritiva o el líquido de lavado se vean aumentados de forma
significativa y esto sin pérdida total de la viabilidad de tales
plantas, con el fin de que éstas últimas puedan ser reutilizadas
directamente o después de una fase de aclarado y reposición en
condiciones de cultivo que permitan al menos el restablecimiento de
un buen estado fisiológico de dichas plantas.
En estas condiciones, el procedimiento
comprenderá las etapas siguientes:
- a)
- iniciación del cultivo de las plantas indicadas en condiciones sin suelo que permitan el crecimiento y desarrollo de dichas plantas y la obtención de una biomasa lo suficientemente importante para rentabilizar el procedimiento. La obtención de esta importante biomasa, particularmente a nivel de las raíces, puede ser favorecida por una transformación genética mediante Agrobacterium rhizogenes (Hooykaas y Schilperoort 1992);
- b)
- permeabilización de las partes de las raíces o aéreas de las plantas mediante tratamiento químico (sales, agentes tensioactivos, detergentes, disolventes), físico (elevación de temperatura...) o bioquímico (extractor de origen fúngico o no). Para los tratamientos químicos o bioquímicos, esta permeabilización puede realizarse a partir de la solución nutritiva de las plantas o por aspersión de las partes aéreas;
- c)
- recuperación de los metabolitos liberados por las raíces y/o por las partes aéreas de las plantas mediante puesta en contacto de las plantas con un líquido;
- d)
- recuperación de la solución nutritiva usada o del líquido rociado cargado (dicho de otro modo en lo que sigue: percolado para la permeabilización por las raíces y lavado para la permeabilización por las partes aéreas) y separación de las moléculas buscadas contenidas en esta solución (percolado o lixiviado) por evaporación de agua o extracción líquido-líquido (solución nutritiva y disolvente insoluble en agua), líquido-sólido (solución nutritiva y soporte adsorbente hidrófilo, hidrófobo, aniónico, catiónico u otro pero presentando una fuerte afinidad para los metabolitos buscados) o mediante recristalización;
- e)
- aclarado del sistema de raíces y/o de las partes aéreas de las plantas y posterior vuelta a las condiciones de crecimiento el tiempo justo suficiente para permitir realizar de nuevo el tratamiento.
En una variante al desarrollo secuencial por
etapas de permeabilización, recuperación y reposición en las
condiciones mencionadas anteriormente, cuya repetición sobre
diversos ciclos repetitivos permite una explotación eficiente de las
plantas, puede igualmente prever que la permeabilización forzada sea
realizada de forma permanente, adicionando una solución
permeabilizante a la solución nutritiva suministrada de forma
continua o a intervalos regulares a las plantas.
En este último caso, las etapas de reposición de
las plantas en su condición pueden eliminarse eligiendo dosis de
sustancias permeabilizantes poco importantes y seleccionando
sustancias poco agresivas o modificadoras para las plantas, o,
cuando menos, ser espaciadas con intervalos más importantes.
A continuación de la etapa de permeabilización o
de una fase prolongada de permeabilización, se realiza un aclarado
del sistema de raíces y/o partes aéreas de las plantas, seguidamente
una reposición de las condiciones de crecimiento de las plantas
durante un tiempo justo y suficiente para permitir realizar de nuevo
un tratamiento de permeabilización forzada, seguido o acompañado de
una etapa de recuperación de las moléculas buscadas.
Ventajosamente, puede estar igualmente previsto
reforzar la capacidad de biosíntesis de la planta y su potencial
para liberar metabolitos en la solución mediante un tratamiento
físico seleccionado entre el grupo formado por elevación de la
temperatura, irradiación luminosa, suplementaria o alargada,
elevación del contenido en CO_{2} de la atmósfera en contacto con
dicha planta y combinaciones de varios de estos tratamientos
físicos.
Con miras a rentabilizar más el procedimiento
según la invención, la producción y excreción de metabolitos
sintetizados por las plantas pueden reforzarse bien mediante
neosíntesis de estas moléculas seguida de aporte de precursores de
estos metabolitos, aportándose estos precursores de biosíntesis de
los metabolitos a la planta mediante la solución nutritiva a nivel
de las raíces o por aspersión sobre las partes aéreas junto con
agentes tensioactivos para obtener una penetración foliar, o bien
por forzando la actividad fotosintética mediante una iluminación
artificial durante un tiempo más largo que aquel al cual la planta
está habituada.
Según un primer modo de realización de la
invención, los metabolitos buscados son liberados por las plantas a
nivel de sus raíces y son recuperados en la solución nutritiva
empleada.
Según un segundo modo de realización de la
invención, los metabolitos buscados son obtenidos a partir de las
partes aéreas de las plantas por rociado o aspersión de dichas
plantas con una solución o un líquido adaptado(a), que
contiene preferentemente agentes tensioactivos, agentes
superficiales y/o detergentes, siendo la solución de rociado o de
aspersión cargada recuperada, bien por separado o bien mezclada con
la solución nutritiva, para la extracción y purificación de las
moléculas buscadas.
De forma preferente, las plantas utilizadas son
elegidas entre el grupo de plantas superiores o vasculares, aptas
para sintetizar metabolitos de interés económico en gran cantidad y
de forma que las moléculas buscadas corresponden a metabolitos
secundarios producidos de forma natural por estas plantas.
Los metabolitos recuperados y separados son
elegidos entre el grupo formado por los alcaloides de tipo atropina
e indólicos, los anticancerosos, taxanos o derivados del taxol,
furocumarinas, terpenos, glicósidos, fenilpropanoides, saponinas y
esteroides, y, más en general aquellas sustancias no asimilables o
tóxicas para los microorganismos eventualmente presentes en el
entorno de tales plantas.
Conforme a una característica suplementaria de la
invención, las plantas utilizadas pueden ser modificadas
genéticamente para hacerlas producir más metabolitos o para
modificar su morfología, aumentando por ejemplo su biomasa de raíces
como consecuencia de una transformación genética por
Agrobacterium rhizogenes o tumefaciens.
La invención se comprenderá mejor gracias a la
descripción dada a continuación, que se refiere a modos de
realización preferentes, dados a título de ejemplos no limitativos,
y explicados con referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos, en
los cuales las Figuras 1 a 8 representan de forma esquemática
diferentes posibilidades de realización del procedimiento según la
invención, en relación con diferentes medios y dispositivos
materiales.
Así, la Figura 1 representa el sistema utilizado
para el Ejemplo 1 descrito en lo que sigue de la presente. Las
plantas 1 (Daturas) se cultivan en macetas de cristal 2 llenas de
solución nutritiva 3. El tallo de las plantas 1 se fija a la tapa
2' de las macetas previamente perforada por tres agujeros. Un
orificio 4 sirve para la reposición a nivel de la solución nutritiva
y el otro permite el paso de un tubo de acceso de aire 5 que
permite mantener una buena oxigenación de la solución nutritiva de
las plantas por burbujeo (burbujas 6).
La Figura 2 presenta el dispositivo utilizado
para el cultivo de tejos tal como se describe para el Ejemplo 2
siguiente del texto. En este caso, las plantas 1 se colocan en el
fondo de una cubeta 2 de PVC (policloruro de vinilo) llena de
solución nutritiva 3, y un burbujeo de aire asegura la oxigenación
de la solución nutritiva (burbujas 6).
La Figura 3 describe el dispositivo utilizado
para la realización de los trabajos descritos en el Ejemplo 4 a
continuación. Las plantas 1 (Daturas) se colocan sobre placas
perforadas 7 colocadas en una cubeta 2 de PVC. La solución nutritiva
se pulveriza regularmente sobre las raíces en forma de neblina 8
gracias a atomizadores programables 9.
Las Figuras 4 a 7 representan diferentes
dispositivos de cultivo a utilizar para la producción de metabolitos
a partir de plantas.
Más particularmente, las Figuras 4A y 4B
representan dispositivos de cultivo en los cuales la solución
nutritiva 3 es aportada a las plantas 1 con la ayuda de capilares.
Una vez entra en contacto con las raíces de las indicadas plantas,
la solución nutritiva usada 3', también llamada percolado, es
drenada y luego reciclada. En este caso, las plantas pueden ser
cultivadas con o sin sustrato 2''. Este sustrato puede ser de
diferentes naturalezas tales como: lana de roca, arena, perlita,
vermiculita, suelo reconstituido, o de cualquier otra naturaleza
utilizada actualmente en el cultivo sin suelo.
Las plantas 1 pueden también ser cultivadas según
el método NFT, "Nutrient Film Technique". En este caso, la
solución nutritiva 3 es llevada a las raíces de las plantas 1 por
chorreo (Fig. 5) sobre un canalón o un plano de soporte 10
ligeramente inclinado. La recuperación de la solución nutritiva
usada 3' se realiza en el extremo del canalón 10 y esta solución
puede ser reciclada con o sin recuperación de los metabolitos que
la misma contiene.
Las Figuras 6A y 6B describen sistemas de cultivo
fuera de suelo con inmersión de los sistemas de las raíces de las
plantas 1 en una solución nutritiva. El aporte de solución
nutritiva 3 y el drenaje de la solución usada 3' pueden ser
permanentes (sistema en continuo) o no (sistema discontinuo). La
inmersión del sistema de las raíces puede ser también permanente con
burbujeo de aire en esta misma solución nutritiva (Fig. 6A) o
temporal (Fig. 6B). En el segundo caso, el drenaje puede realizarse
hacia una cubeta hermética 11 en posición inferior. La transferencia
de este líquido puede entonces realizarse mediante una bomba o
compresor 12 que empuja la solución contenida en esta cubeta
hermética 11 hacia la cubeta de cultivo 2, eventualmente después del
aporte de sustancias adicionales.
La Figura 7 describe un dispositivo de cultivo de
tipo aeroponia, en el cual las raíces de las plantas son
regularmente recogidas por la solución nutritiva 3 en forma de
neblina 8. Esta última se obtiene mediante atomizadores 9 situados
en el interior de la cubeta de cultivo 2. La solución nutritiva
usada 3' puede ser trasvasada por la parte baja.
La Figura 8 muestra de forma esquemática una
instalación para la realización, a gran escala y llegado el caso de
forma automática o semi-automática, del
procedimiento de producción de metabolitos según la invención.
Como muestra la citada Figura 8, esta instalación
está constituida esencialmente, por una parte por diversos
contenedores 2 para el cultivo fuera del suelo de plantas 1,
incluyendo o no un soporte o sustrato de cultivo inerte 2'', por
otra parte por un dispositivo de almacenado y de aporte de solución
nutritiva 3 para las plantas 1, que comprende un depósito 13 y un
conducto de distribución 13' asociado con una red de conductos 13''
que llevan controladamente dicha solución 3 a la base de las plantas
1, y por un dispositivo de distribución de solución de
permeabilización y/o de líquido de lixiviado, que comprende en
particular un depósito de mezcla y almacenado 14 para la solución de
permeabilización y/o un depósito 14' para el líquido de lixiviado,
asociado(s) con conductos de distribución 14'' por aspersión
y/o inyección y, por último, por un conjunto de medios 15, 15',
15'', 16 de recuperación, tratamiento y reciclado al menos de la
solución nutritiva usada 3'.
Los medios de recuperación, tratamiento y
reciclado consisten preferentemente en una cubeta de almacenado
intermedia 15 que recoge la solución nutritiva usada 3' evacuada por
drenaje de los contenedores 2 de cultivo fuera de suelo y conectada
por un conducto de reciclado directo 15' y por un segundo conducto
de reciclado 15'' que comprende una unidad 16 de separación o de
extracción de los metabolitos buscados, en un bucle de reinyección
al depósito de almacenado 13 de solución nutritiva 3, siendo éste
último igualmente alimentado por un conducto de inyección 13''' de
sustancias nutricionales adicionales almacenadas en depósitos 13''''
adaptados, con el fin de compensar la cantidad de las sustancias
tomadas por las plantas 1.
Para aumentar la productividad de la instalación,
ésta última puede igualmente comprender un dispositivo de
distribución de solución(es) de precursor(es) de los
metabolitos a sintetizar por las plantas y/o de sustancias que
estimulan la citada síntesis de metabolitos, incluyendo un depósito
de almacenado 17 y un conducto de distribución 17' conectado
simultáneamente con el conducto de distribución 13' o con la red de
conductos 13'', que proporciona la solución nutritiva 3 y con
medios 18 de distribución por aspersión de las plantas 1 a nivel de
sus partes aéreas, todo como el dispositivo 14, 14', 14'' de
distribución de solución de permeabilización y/o de líquido de
lixiviado.
Conforme a una característica suplementaria de la
invención, representada igualmente en la Figura 8, la instalación
puede, además, comprender por una parte medios 19', 19'' de
calentamiento de las plantas 1 y/o de sus contenedores 2, por
ejemplo en forma de redes de conductos paralelos y espaciados
atravesados por un fluido portador de calor y que se extienden por
encima y/o por debajo de los citados contenedores 2 y, por otra
parte medios 20 de iluminación o de aislamiento artificiales de
dichas plantas 1.
A continuación se describe más detalladamente el
funcionamiento de la instalación representada en la Figura 8.
La solución nutritiva 3 se prepara y almacena en
un primer depósito 13. Seguidamente ésta se lleva a la base de las
plantas 1 mediante un sistema de tuberías cada vez más pequeñas que
forman una red de conductos 13''. Las plantas son de cultivo fuera
de suelo, eventualmente sobre un soporte inerte 2''. La solución
nutritiva usada 3 fluye por un soporte, preferentemente inclinado,
formando eventualmente el fondo del contenedor 2 correspondiente,
siendo este drenaje 5 permanente, cíclico u ocasional. Estas aguas
de drenaje se recuperan en la cubeta de almacenado 15. Seguidamente
son recicladas directamente o bien se extraen las moléculas que
contienen y se purifican en la unidad 16 antes del reciclado. Un
primer depósito anexo opcional 14, y llegado el caso un segundo
depósito anexo 14', contiene o contienen agentes permeabilizantes,
precursores u otros compuestos que estimulan la producción de
metabolitos en los vegetales. Estos productos, mezclados con la
solución nutritiva o no, son puestos en contacto con las plantas 1 a
nivel de las raíces por percolación (inyección en la solución
nutritiva 3) o a nivel de las hojas por aspersión. Las plantas son
sometidas a una iluminación natural o artificial 20. Las partes
aéreas y de raíces de las plantas pueden ser calentadas o enfriadas
por líquidos portadores de calor que circulan por dispositivos de
tuberías que forman redes 19', 19'' u otros medios
equivalentes.
En relación con las diferentes variantes de
realización de la invención y en particular con el modo de
realización representado en la Figura 8, el procedimiento indicado
estará ventajosamente constituido por tres etapas principales, a
saber: una primera etapa de cultivo que tiene por objeto la
obtención de una biomasa importante, una segunda etapa que favorece
la liberación de metabolitos por las plantas, bien sea a nivel de
sus raíces, o a nivel de sus partes aéreas y una tercera etapa que
trata de reponer las citadas plantas antes del volver de nuevo a la
primera o a la segunda etapa anteriormente citadas (repetición de
ciclos).
Por consiguiente, la presente invención se
refiere a un procedimiento y a un sistema que permite la
recuperación de metabolitos liberados de forma natural (paso de
permeabilización indispensable) o no (permeabilización
indispensable) por la planta cultivada en condiciones fuera de suelo
(definición de Morard 1995), con o sin soporte inerte (por cultivo
fuera de suelo es preciso entender cualquier modo de cultivo
distinto del cultivo en plena tierra en los campos o en la
naturaleza). Esta planta puede ser cultivada regando con una
solución nutritiva adaptada [cultivo fuera de suelo sobre soporte
poroso, en cascada (método llamado NFT según Morard 1995)], por
remojo permanente en la solución nutritiva con burbujeo de aire
(acuicultivo según Morard 1995) o inmersión temporal en la citada
solución nutritiva (subriego, hidroponia, película nutritiva,...),
o por puesta en contacto con dicha solución nutritiva en forma de
neblina (aeroponia, según Morard 1995).
Si los metabolitos son liberados por las raíces
de la planta, serán contenidos en la solución nutritiva (percolado)
y por consiguiente recuperados atrapándolos bien sea en un
disolvente no miscible en agua, o bien en un soporte que adsorbe las
citadas moléculas o también por evaporación o sublimación del agua
de la solución nutritiva. Estos diferentes modos operativos pueden
combinarse si es necesario.
Si los metabolitos son liberados por las partes
aéreas de la planta, con o sin permeabilización, se recuperarán por
rociado de las plantas, siendo la solución de rociado (lixiviado)
recuperada y los metabolitos que contiene extraídos como se ha
indicado anteriormente para el percolado.
En todos los casos, el agua, la solución
nutritiva empleada o el líquido de lixiviado cargado puede ser
reutilizado para el cultivo de plantas después de la reposición de
los elementos minerales y orgánicos necesarios para el crecimiento y
para el metabolismo secundario de la planta. Si se ha realizado un
tratamiento permeabilizante puede ser necesario tratar correctamente
la solución usada (percolado o lixiviado) antes de su reutilización
para un nuevo tratamiento permeabilizante o para una reutilización
como solución nutritiva normal (para el crecimiento de las
plantas).
Cuando los metabolitos han sido extraídos de la
solución nutritiva mediante un disolvente no miscible en agua, éste
último se separa de la fase acuosa, se evapora y el residuo seco se
recupera. Los metabolitos pueden seguidamente ser purificados y
separados de posibles contaminantes. Si los metabolitos han sido
atrapados sobre un soporte sólido, se separa este soporte sólido de
la solución nutritiva, se eluyen los metabolitos con una fase
líquida acuosa modificando la fuerza iónica, el pH o añadiendo
contra iones o bien se utiliza un disolvente orgánico miscible en
agua o no (alcohol, hidrocarburo, organoclorado, nitrilo, u
otro...). En este último caso, son preferentes los disolventes más
respetuosos con el medio ambiente, los menos inflamables, los menos
tóxicos, los menos caros y los más biodegradables. En todos los
casos se utilizarán los medios clásicos de cromatografía y de
química para purificar y concentrar las moléculas contenidas en el
eluato.
Cuando las plantas han sido permeabilizadas
durante el tiempo definido como óptimo para conseguir la máxima
salida de metabolitos sin afección irreversible de su supervivencia
(permeabilización secuencial forzada en periodos cortos o
permeabilización más suave en períodos más largos), el tratamiento
permeabilizante se detiene. Las plantas se reponen a condiciones de
cultivo normal. Cuando han sido tratadas por una solución
permeabilizante, se emplea una solución de aclarado para eliminar
este agente permeabilizante (tensioactivo, detergente, sal, ácido,
base...). Esta solución sustituye temporalmente a la solución
nutritiva. Sólo posteriormente las plantas se reponen en cultivo en
condiciones normales. Después de un período de cultivo suficiente,
las plantas pueden de nuevo ser permeabilizadas. Estos ciclos pueden
ser reiterados hasta disminución notable de la producción, de la
productividad, del estado de salud de las plantas. En este caso, la
totalidad o parte del cultivo se sustituye por plantas jóvenes que
se dejan crecer antes del primer tratamiento permeabilizante,
preferentemente hasta un desarrollo óptimo.
En algunos casos puede considerarse un
tratamiento permeabilizante en continuo. En este caso, el
tratamiento permeabilizante será lo bastante suave como para
permitir la salida de los metabolitos y especialmente la
supervivencia de la planta a lo largo de dicho tratamiento
permeabilizante. Cuando la eficacia del tratamiento comienza a caer
de forma significativa y a producir una disminución del rendimiento
no aceptable económicamente, se sustituyen las plantas "viejas"
por otras más jóvenes que se permeabilizarán inmediatamente o
después de forzar su crecimiento.
En general, durante la permeabilización de las
plantas puede realizarse el aporte de precursores de los metabolitos
buscados. En este caso, estas moléculas pueden ser biotransformadas
por las células de la citada planta. El aporte de precursores debe
realizarse con moderación para evitar que estos últimos sirvan de
fuente de carbono a microorganismos cuyo desarrollo podría
comprometer la supervivencia de las plantas. Este aporte de
precursores puede realizarse directamente en la solución nutritiva
cuando se permeabilizan las raíces. Puede realizarse mediante la
solución nutritiva por las raíces si se permeabilizan las hojas
también, pero puede igualmente realizarse por vía foliar por el
líquido de rociado de las plantas.
Con el fin de ilustrar más aún las posibles
realizaciones prácticas del procedimiento según la invención, a
continuación se describen cuatro ejemplos no limitativos de
realización de este último.
De realización del
procedimiento
Las plantas utilizadas provienen de semillas
proporcionadas por el Institut für Pflanzengenetik und
Kulturpflanzenforschung (D-06466 Gatersieben,
Corrensstr.3, Alemania). Estas semillas se escarificaron en ácido
sulfúrico concentrado durante 10 minutos a temperatura ambiente.
Después de aclarado abundante con agua corriente, se pusieron a
germinar en macetas que contenían suelo húmedo y a una temperatura
de 25ºC \pm 1ºC con un periodo de luz de 16h y una higrometría del
60-70%. Al cabo de dos meses las plantas han
alcanzado un tamaño de 15-20 cm, es decir una fase
de 8-10 hojas. Estas se cambiaron de tiesto y se
transfirieron a tiestos de cristal del tipo conocido bajo la
designación "baby food jar" (Sigma-Aldrich
Inc., Francia) de 175 ml. Las plantas se sujetaron por la tapa de
las macetas previamente perforadas con tres agujeros (uno para el
tallo, uno para el burbujeo del aire y uno para la reposición de
nivel del líquido. Ver Figura 1). Una solución nutritiva de tipo MS
diluida cuatro veces (Murashige y Skoog, 1962) fue añadida a la
maceta. Tubos de silicona permiten burbujear aire en la solución
nutritiva con el fin de mantener una buena oxigenación del sistema
de raíces de las plantas y también para evitar un desarrollo
importante de poblaciones de microorganismos. Sesenta plantas fueron
así colocadas. Se cultivaron durante dos semanas en las mismas
condiciones de luz, temperatura e higrometría que las indicadas
anteriormente.
Dosis crecientes (0, 1, 2, 3 ó 5% V/V - en
volumen) de agente tensioactivo (del tipo conocido bajo la
designación Tween 20: monolaurato de polioxietilenosorbitan) fueron
añadidas a la solución nutritiva. La permeabilización con Tween 20
(comercializado por la Sociedad Prolabo) se realizó en ausencia de
burbujeo de aire (para evitar la formación de espuma) durante 0, 12,
24 o 48 horas. La solución nutritiva de cada planta fue recogida,
filtrada y analizada por cromatografía en fase gaseosa. La
concentración total media de hiosciamina y de escopolamina aumenta
gradualmente con la concentración de agente tensioactivo. Esta pasa
de 6 mg/l sin agente tensioactivo a 45 mg/l con un 5% de Tween 20.
La concentración de hiosciamina y escopolamina aumenta con la
duración del tratamiento.
El conjunto de soluciones de permeabilización fue
recuperado y las moléculas que contenían fueron recogidas en
cloroformo después de adición de amoniaco hasta pH 9. El cloroformo
se evaporó y el residuo seco contenía el conjunto de ambas moléculas
hiosciamina y escopolamina.
Las plantas permeabilizadas experimentaron un
aclarado del sistema de las raíces con agua corriente y se
repusieron en cultivo hidropónico como se ha indicado anteriormente.
Al cabo de tres semanas de cultivo todas las plantas habían
sobrevivido. Las mismas habían continuado su crecimiento y algunas
de las que habían sido permeabilizadas habían tenido incluso un
crecimiento más fuerte que las plantas
\hbox{control.}
Un mes más tarde, las plantas que habían sido
permeabilizadas una primera vez fueron una segunda vez según varias
modalidades:
- a)
- 4 plantas control (no permeabilizadas).
- b)
- 4 plantas permeabilizadas durante 24 horas con un 3% de un agente tensioactivo conocido bajo la designación Teepol (marca registrada - Sociedad TEMANA).
- c)
- 4 plantas permeabilizadas durante 24 horas con un 5% de Tween20.
- d)
- 4 plantas permeabilizadas durante 24 horas con un 5% de Tween20 colocadas bajo iluminación permanente a 27ºC.
- e)
- 4 plantas permeabilizadas durante 24 horas con un 5% de Tween20 + 1 g/l de ornitina y 1 g/l de fenilalanina.
Las soluciones nutritivas fueron extraídas,
filtradas y analizadas como se ha indicado anteriormente.
Las concentraciones de hiosciamina y escopolamina
fueron las siguientes:
- a)
- 1,5 mg/l \pm 1
- b)
- 2,4 mg/l \pm 1,4
- c)
- 9,1 mg/l \pm 4
- d)
- 18,8 mg/l \pm 3,7
- e)
- 22,7 mg/l \pm 2,4
Conclusión: es posible hacer crecer
Daturas en acuicultivo. Las Daturas liberan espontáneamente
alcaloides (hiosciamina y escopolamina) en la solución nutritiva. Se
puede forzar esta liberación (igualmente llamada en lo que sigue
liberación) permeabilizando las plantas con agentes tensioactivos.
En este caso es posible tener un efecto permeabilizante evitando
afectar la supervivencia de dichas plantas modificando la naturaleza
del agente tensioactivo, su concentración y el tiempo de contacto.
El Tween 20 es un agente tensioactivo eficaz para esta aplicación. A
igualdad de dosis, el Tween 20 es más eficaz que el Teepol. El
aporte de precursores de hiosciamina y de escopolamina es muy
beneficioso en términos de cantidad de alcaloides liberados en la
solución nutritiva. El paso de las plantas por una iluminación
permanente durante 24 h y a una temperatura más elevada proporciona
resultados parecidos a los obtenidos con aporte de precursores. En
este caso, se puede pensar que una optimización del sistema podría
permitir aumentar también ampliamente la productividad del
procedimiento.
Las plantas permeabilizadas han sido aclaradas y
repuestas en cultivo. Todas han sobrevivido y han dado lugar a
permeabilizaciones ulteriores.
De lo que antecede resulta que las plantas de
tipo Datura pueden ser cultivadas en condiciones fuera de suelo para
hacerlas producir alcaloides tipo atropina que se recuperan en la
solución nutritiva usada. La producción puede aumentarse procediendo
a un tratamiento adaptado. Este tratamiento puede realizarse con
ayuda de tensioactivos. Todos los tensioactivos no son tan eficaces
los unos como los otros. Cuanto más elevada es la dosis de agente
tensioactivo más eficaz es el tratamiento. Cuanto más largo es el
tratamiento más eficaz es. Un tratamiento realizado en buenas
condiciones permite la supervivencia de la planta, incluso un
desarrollo suplementario de ésta, y entonces es posible
permeabilizarla varias veces. La eficacia del tratamiento
permeabilizante puede reforzarse mediante aporte de precursores a la
solución permeabilizante. Esta eficacia puede también ser reforzada
forzando la fotosíntesis sometiendo las plantas a iluminación
permanente, aumentando el porcentaje de CO_{2} y/o elevando la
temperatura ambiente.
De realización del
procedimiento
Cuatro plantas de Tejo de 60 cm de altura fueron
comprados en el comercio, transplantados y colocados en macetas de
PVC (policloruro de vinilo) de 6 litros y conteniendo 5 litros de
una solución nutritiva de tipo MS (Murashige y Skoog, 1962) diluida
12 veces. Al cabo de 4 días de cultivo en invernadero con burbujeo
de aire (0,25 vvm - 0,25 volumen de gas por volumen de medio y
minuto) (Figura 2), la solución nutritiva se extrajo, se filtró
sobre filtro tipo Millex 0,45 \mum y se analizó por HPLC
(cromatografía líquida de alta resolución) en columna C18 de 30 cm
con un gradiente de 0 a 100% de metanol y una detector UV a 254 nm.
No se pudo detectar taxol en esta solución nutritiva. La solución
fue sustituida por otra solución nueva y se añadió un 2% de Tween 20
a la maceta de cultivo de dos de las plantas. Después de 24 horas,
se midió una concentración de 2,1 mg/l \pm 1,04 (o sea 5
\mug/l/g de materia fresca) en la solución nutritiva de las
plantas permeabilizadas mientras que solamente se midió un 0,2 mg
\pm 0,16 (o sea 0,2 \mug/l/g de materia fresca) pudieron
detectarse en las plantas no permeabilizadas. Resultados bastante
similares se obtuvieron para el dosificado de la bacatina 3 (otro
metabolito secundario interesante en el tejo). Después del aclarado
de las raíces, las plantas se pudieron permeabilizar de nuevo sin
comprometer su viabilidad durante al menos las tres semanas del
ensayo. Por consiguiente, estos resultados muestran que es posible
obtener una liberación parcial de taxanos (paclitaxel) a partir de
tejos en cultivo fuera de suelo (en este caso, cultivo hidropónico
de tipo acuicultivo). En este ejemplo, ni la solución nutritiva, ni
el tratamiento permeabilizante fueron optimizados. Por tanto, cabe
esperar resultados más interesantes después de la optimización de la
citada solución nutritiva (ver Morard 1995), de las condiciones de
cultivo (temperatura, luz, CO_{2}...) y de dicho tratamiento
permeabilizante.
De realización del
procedimiento
Ocho plantas con edades de 10 meses y cultivadas
en maceta fueron colocadas en cultivo durante dos semanas en
solución nutritiva MS/4 (solución de Murashige y Scoog 1962, diluida
4 veces) con burbujeo de aire (elmismo dispositivo que en la Figura
2). Cuatro de las ocho plantas se permeabilizaron durante 24 horas
con un 3% (V/V) de Tween 20. Las soluciones nutritivas fueron
seguidamente extraídas, filtradas y analizadas por cromatografía en
fase gaseosa. Las soluciones nutritivas de las plantas
permeabilizadas contenían por término medio 8,1 \pm 4,1 mg/l de
furocumarinas (psoraleno, 8-metoxipsoraleno,
5-metoxipsoraleno y
5,8-dimetoxipsoraleno) contra 5,2 \pm 2,8 mg/l
para las soluciones nutritivas de las cuatro plantas control. Las
raíces de las plantas fueron aclaradas con agua, las plantas fueron
repuestas en cultivo en una semana. Seguidamente, las cuatro
plantas habiendo sido ya permeabilizadas la primera vez se
permeabilizaron de nuevo de la misma manera. Los resultados son los
siguientes: 22,5 \pm 6,1 mg/l para las permeabilizadas contra 19
\pm 8,5 mg/l para las no permeabilizadas.
Una tercera permeabilización fue realizada sobre
las mismas plantas y se obtuvieron resultados similares con
supervivencia de la totalidad de las plantas.
Conclusión: Las Rues pueden
cultivarse en condiciones fuera de suelo. Estas liberan naturalmente
furocumarinas en la solución nutritiva pero esta liberación puede
ser aumentada mediante tratamiento permeabilizante adaptado (aquí,
Tween 20 al 3%). Otros tipos de tratamiento pueden considerarse de
la misma manera: otros agentes tensioactivos, elevación de la
temperatura de la solución nutritiva o aumento de la salinidad de la
solución nutritiva, aporte de umbeliferona o de fenilalanina, por
ejemplo. Como en el Ejemplo 2, las condiciones de cultivo y el
tratamiento permeabilizante pueden optimizarse para proporcionar
rendimientos aún mejores.
De realización del
procedimiento
Semillas de Datura stramonium y de
Datura innoxia se pusieron a germinar en pequeños recipientes
que contenían vermiculita rociada con solución nutritiva. Estos
recipientes fueron seguidamente transferidos a soportes compuestos
por placas (de PVC) perforadas. Estas placas fueron colocadas en un
gran recipiente de 1,2 m x 1 m x 1 m, en el fondo del cual seis
atomizadores remojaban en la solución nutritiva (Figura 3). Los
atomizadores se activan durante 15 minutos cada media hora. El
conjunto del dispositivo se colocó en un fitotrón con condiciones
idénticas a las del Ejemplo 1. Al cabo de un mes de cultivo, algunas
decenas de gramos de materia fresca, la biomasa total sobrepasó el
kilogramo (tallos + hojas + raíces). Un análisis HPLC reveló la
presencia de 8 mg/l de alcaloides en 40 litros de solución
nutritiva, o sea un total calculado de 320 mg de hiosciamina y de
escopolamina.
Conclusión: el crecimiento de las
Daturas en aeroponia es muy rápido. Las plantas son sanas y
vigorosas. Además, liberan espontáneamente alcaloides en la solución
nutritiva. Esta liberación puede mejorarse mediante un tratamiento
adaptado tal como permeabilización, cambio de la solución nutritiva
aumentando la concentración de sales o aumento de la temperatura de
incubación de las raíces y, eventualmente, aporte de precursores de
alcaloides tipo atropina (Gontier 1993).
De lo que antecede resulta que se pueden cultivar
Daturas en aeroponia y, en este caso, el crecimiento del
material vegetal es muy rápido. Grandes cantidades de biomasa pueden
obtenerse en un tiempo más corto que en hidroponia (acuicultivo
según Morard 1995). Además, es posible recuperar metabolitos
secundarios en la solución nutritiva empleada. El contenido en
metabolitos de esta solución es función de la cantidad de biomasa y
del tiempo de contacto de la solución nutritiva con la parte de las
raíces de esta biomasa. Se puede también considerar aumentar la
concentración en metabolitos mediante un tratamiento adaptado
(permeabilización, fuerza iónica, temperatura, extracción).
Así, una vez que es posible hacer crecer plantas
en varios millares de metros cuadrados de invernadero (es el caso
del tomate y del pepino) y una vez que es posible reciclar las
soluciones nutritivas usadas (es el caso del método de tipo
acuicultivo, aeropónico, NFT (Nutrient Film Technique)), el
procedimiento de la invención permite cultivar en varios millares de
metros cuadrados plantas que producen metabolitos secundarios. Se
pueden recuperar los metabolitos liberados espontáneamente en la
solución nutritiva empleada. Se puede incluso forzar la liberación
de estas moléculas así como su biosíntesis antes de la liberación.
En las plantas que producen metabolitos secundarios que son
seguidamente "extrusionados" o "excretados" en la
superficies de las hojas (Brown y Zobel 1990) se puede incluso
recuperar estos compuestos mediante rociado de dichas plantas con
una solución adaptada y recuperar los lixiviados que contienen los
metabolitos de interés. Un dispositivo de este tipo servirá para
producir moléculas de origen vegetal y estas moléculas podrán tener
diversas aplicaciones como terapéuticas, cosméticas, alimentarias o
no alimentarias. De preferencia, estas moléculas serán de masa
molecular bastante reducida y no deberán ser totalmente insolubles
en agua, contenga o no un agente tensioactivo.
Ha de entenderse que la invención no se limita al
modo de realización descrito y representado en los dibujos adjuntos.
Son posibles modificaciones, particularmente desde el punto de vista
de la constitución de los diversos elementos o por sustitución de
equivalentes técnicos, sin salirse por ello del ámbito de
protección de la invención, tal como se define por las
reivindicaciones.
Claims (16)
1. Procedimiento de producción de moléculas a
partir de plantas, caracterizado porque las citadas plantas
son cultivadas en condiciones fuera de suelo y son alimentadas por
una solución nutritiva y/o son rociadas mediante un líquido de
lavado, siendo la indicada solución y/o el mencionado líquido
seguidamente recuperado(a)(s) y tratado(a)(s) para
extraer del mismo ciertas moléculas específicas que
contiene(n) y que han sido liberadas por las raíces y/o las
partes aéreas de dichas plantas.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque consiste más precisamente en realizar
las etapas siguientes:
- a)
- iniciación del cultivo de las plantas en condiciones fuera de suelo permitiendo el crecimiento y el desarrollo de las citadas plantas y la obtención de una biomasa lo suficientemente importante para rentabilizar el procedimiento;
- b)
- recuperación de los metabolitos liberados por las raíces o las partes aéreas de las plantas mediante un líquido puesto en contacto con las raíces de dichas plantas por percolación o inmersión, o con las hojas por aspersión;
- c)
- recogida de la solución empleada o cargada en forma de percolado (para las raíces) o de lixiviado (para las hojas) y separación de las moléculas buscadas contenidas en esta solución mediante extracción líquido-líquido, líquido-sólido, por recristalización, sublimación o por evaporación del agua.
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque comprende una etapa suplementaria de
permeabilización forzada de las raíces o de las partes aéreas de las
plantas con una solución que contiene particularmente sales, agentes
tensioactivos, detergentes, disolventes, extractores de origen
fúngico o bacteriano, derivados de ácido jasmónico u otros productos
que estimulan las defensas naturales de las plantas, de tal forma
que los flujos que salen de las raíces o de las hojas hacia la
solución nutritiva o el líquido de lixiviado sean aumentados de
forma significativa y esto, sin pérdida total de la viabilidad de
las indicadas plantas, con el fin de que éstas últimas puedan ser
reutilizadas, directamente o después de una fase de aclarado y de
reposición, en condiciones de cultivo que permitan al menos el
restablecimiento de un buen estado fisiológico de las indicadas
plantas.
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque la permeabilización forzada se realiza
de forma permanente, adicionando una solución permeabilizante a la
solución nutritiva proporcionada a las plantas de forma continua o a
intervalos regulares.
5. Procedimiento según las reivindicaciones 3 ó
4, caracterizado porque se realiza un aclarado del sistema
de las raíces y/o de las partes aéreas de las plantas, luego una
reposición en condiciones de crecimiento de las citadas plantas
durante un tiempo justo suficiente para permitir realizar de nuevo
un tratamiento de permeabilización forzada, seguido o acompañado de
una etapa de recuperación de las moléculas buscadas.
6. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque consiste en
reforzar la capacidad de biosíntesis de la planta y su potencial
para liberar metabolitos en la solución, mediante un tratamiento
físico seleccionado entre el grupo formado por elevación de la
temperatura, irradiación luminosa, suplementaria o alargada,
elevación del contenido en CO_{2} de la atmósfera en contacto con
dicha planta y combinaciones de varios de estos tratamientos
físicos.
7. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la producción y
excreción de los metabolitos sintetizados por las plantas se
refuerzan por una neosíntesis de estas moléculas seguida de aporte
de precursores de estos metabolitos, siendo estos precursores de la
vía de biosíntesis de los citados metabolitos aportados a la planta
mediante la solución nutritiva a nivel de las raíces o por aspersión
sobre las partes aéreas, mezclados con agentes tensioactivos, para
obtener una penetración foliar.
8. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la producción y
excreción de los metabolitos se refuerzan mediante un forzado de la
actividad fotosintética mediante una iluminación artificial durante
un tiempo más largo que aquel al cual la planta está habituada.
9. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque los metabolitos
buscados se obtienen a partir de las partes aéreas de las plantas
mediante lavado o aspersión de las citadas plantas con una solución
o un líquido adaptado, que contiene preferentemente agentes
tensioactivos, agentes de superficie y/o detergentes, siendo la
solución de lavado o aspersión recuperada por separado o mezclada
con la solución nutritiva para la extracción y purificación de las
moléculas buscadas.
10. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque las plantas
utilizadas son elegidas de entre el grupo de plantas superiores o
vasculares, aptas para sintetizar metabolitos de interés económico
en gran cantidad y porque las moléculas buscadas corresponden a
metabolitos secundarios producidos de forma natural por estas
plantas.
11. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque los metabolitos
recuperados y separados son elegidos de entre el grupo formado por
los alcaloides de tipo atropina e indólicos, anticancerosos, taxanos
o derivados del taxol, furocumarinas, terpenos, glicósidos,
fenilpropanoides, saponinas y esteroides.
12. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque las plantas se
modifican genéticamente para hacerlas producir más metabolitos o
para modificar su morfología, aumentando por ejemplo su biomasa de
raíces como consecuencia de una transformación genética por
Agrobacterium rhizogenes.
13. Instalación para la realización del
procedimiento de producción, particularmente a gran escala, según
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada
porque está esencialmente constituida, por una parte por un conjunto
de contenedores (2) para el cultivo fuera de suelo de plantas (1),
incluyendo o no un soporte o sustrato de cultivo inerte (2''); por
otra parte por un dispositivo de almacenado y de aporte de solución
nutritiva (3) para las plantas (1), incluyendo un depósito (13) y un
conducto de distribución (13') asociado con una red de conductos
(13'') que llevan la citada solución (3) de forma controlada a la
base de dichas plantas (1), y por un dispositivo de distribución de
la solución de permeabilización y/o del líquido de lavado,
incluyendo particularmente un depósito de mezcla y de almacenado
(14) para la solución de permeabilización y/o un depósito (14') para
el líquido de lixiviado, asociado(s) a conductos de
distribución (14'') por aspersión y/o inyección y, por último, por
un conjunto de medios (15, 15', 15'', 16) de recuperación,
tratamiento y reciclado al menos de la solución nutritiva empleada
(3'), consistiendo estos medios en un recipiente de almacenado
intermedio (15) que recoge la solución nutritiva empleada (3')
evacuada por drenado de los contenedores (2) de cultivo fuera del
suelo y conectado por un conducto de reciclado directo (15') y por
un segundo conducto de reciclado (15'') que comprende una unidad
(16) de separación o de extracción, en un bucle de reinyección sobre
el depósito de almacenado (13) de solución nutritiva (3), extrayendo
la citada unidad (16) los metabolitos buscados contenidos en la
solución nutritiva empleada (3') y liberados por las raíces y/o las
partes aéreas de las citadas plantas (1).
14. Instalación según la reivindicación 13,
caracterizada porque el depósito (13) es igualmente
alimentado por un conducto de inyección (13''') de sustancias
nutritivas adicionales almacenadas en depósitos (13'''') adaptados,
con el fin de compensar la cantidad de tales sustancias extraída por
las plantas (1).
15. Instalación según una cualquiera de las
reivindicaciones 13 y 14, caracterizada porque comprende
igualmente un dispositivo de distribución de
solución(es) de precursor(es) de los metabolitos a sintetizar por las plantas y/o de sustancias que estimulan dicha síntesis de metabolitos, incluyendo un depósito de almacenado (17) y un conducto de distribución (17') conectado simultáneamente con el conducto de distribución (13') o con la red de conductos (13''), proporcionando la solución nutritiva (3) y con medios (18) de distribución por aspersión de las plantas (1) a nivel de sus partes aéreas, todo como el dispositivo (14, 14', 14'') de distribución de la solución de permeabilización y/o del líquido de lixiviado.
solución(es) de precursor(es) de los metabolitos a sintetizar por las plantas y/o de sustancias que estimulan dicha síntesis de metabolitos, incluyendo un depósito de almacenado (17) y un conducto de distribución (17') conectado simultáneamente con el conducto de distribución (13') o con la red de conductos (13''), proporcionando la solución nutritiva (3) y con medios (18) de distribución por aspersión de las plantas (1) a nivel de sus partes aéreas, todo como el dispositivo (14, 14', 14'') de distribución de la solución de permeabilización y/o del líquido de lixiviado.
16. Instalación según una cualquiera de las
reivindicaciones 13 a 15, caracterizada porque comprende
igualmente, por una parte medios (19', 19'') de calentamiento de las
plantas (1) y/o de sus contenedores (2), por ejemplo en forma de
redes de conductos paralelos y espaciados atravesados por un fluido
portador de calor y que se extiende por encima y/o por debajo de los
citados contenedores (2) y, por otra parte, medios (20) de
iluminación o de aislamiento artificiales de las citadas plantas
(1).
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