Palabras clave
madera aserrada
degradación
hongos xilófagos
holocelulosa
Cómo citar
##article.highlights##
- Pinus pseudostrobus estuvo en contacto con Gloeophyllum trabeum durante nueve meses. meses.
- La madera fue resistente a la degradación por G. trabeum, considerando sólo la pérdida de peso.
- G. trabeum afecta a las propiedades químicas y mecánicas de la madera.
- La flexión estática y la compresión perpendicular a la fibra sufren las mayores pérdidas mecánicas.
- La durabilidad de la madera no debe clasificarse sólo por su pérdida de peso.
Resumen
Introducción: La madera es propensa a ser utilizada como fuente de carbono por especies de hongos que la dañan. La durabilidad de la madera ha sido categorizada de acuerdo con la pérdida de peso sin considerar la disminución de las propiedades fisicoquímicas y mecánicas inherentes.
Objetivo: Evaluar cómo afecta la pérdida de peso a las propiedades fisicoquímicas y mecánicas de la madera de Pinus pseudostrobus Lindl. expuesta al hongo de pudrición café Gloeophyllum trabeum (Pers.) Murrill.
Materiales y métodos: Piezas de madera aserrada de P. pseudostrobus se inocularon con 50 mL de G. trabeum (10 6 UFC∙mL -1 ). Periódicamente (cero, tres, seis y nueve meses), y con la ayuda de una máquina universal de ensayo, se analizó la compresión paralela, la flexión estática (FE) y la compresión perpendicular a la fibra (CPF); además, se cuantificó la holocelulosa, celulosa y lignina.
Resultados y discusión: Después de nueve meses de interacción con G. trabeum, las piezas de madera fueron resistentes a la degradación, considerando únicamente la pérdida de peso. No obstante, las propiedades químico-mecánicas mostraron que el hongo produjo adelgazamiento y ruptura de las células del tejido ocasionando disminución significativa de FE (100 a 56 N∙mm -2 ) y CPF (42.2 a 20.2 N∙mm -2 ), lo cual redujo su resistencia a los esfuerzos mecánicos.
Conclusiones: La madera expuesta a la degradación por hongos está afectada significativamente en sus propiedades mecánicas, inhabilitándola para la construcción. Los daños no se reflejan en la estética del material, lo cual es alarmante, ya que el usuario común de la madera de pino no podría notar el problema.
Citas
Aguiar, A., Gavioli, D., & Ferraz, A. (2013). Extracellular activities and wood component losses during Pinus taeda biodegradation by the brown-rot fungus Gloeophyllum trabeum. International Biodeterioration & Biodegradation, 82, 187−191. doi: https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2013.03.013
Álvarez, C., Reyes−Sosa, F. M., & Díez, B. (2016). Enzymatic hydrolysis of biomass from wood. Microbial Biotechnology, 9(2), 149−156. doi: https://doi.org/10.1111/1751-7915.12346
American Society for Testing Materials (1977). Standard method for determining alpha-cellulose in wood. ASTM D1103-60. Retrieved from https://www.astm.org/DATABASE.CART/WITHDRAWN/D1103.htm
American Society for Testing Materials (2005). Standard test method of accelerated laboratory test of natural decay resistance of woods. Standard Method. Retrieved from https://www.astm.org/DATABASE.CART/HISTORICAL/D2017-81R94E1.htm
Arantes, V., & Goodell, B. (2014). Current understanding of brown-rot fungal biodegradation mechanisms: a review. In T. P. Schultz, B. Goodell, & D. D. Nicholas (Eds.), Deterioration and protection of sustainable biomaterials (vol. 1158, pp. 3−21). USA: American Chemical Society. doi: https://doi.org/10.1021/bk-2014-1158.ch001
Bari, E., Nazarnezhad, N., Kazemi, S. M., Ghanbary, M. A. T., Mohebby, B., Schmidt, O., & Clausen, C. A. (2015). Comparison between degradation capabilities of the white rot fungi Pleurotus ostreatus and Trametes versicolor in beech wood. International Biodeterioration & Biodegradation, 104, 231−237. doi: https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2015.03.033
Bernabé-Santiago, R., Ávila-Calderón, L. E. A., & RutiagaQuiñones, J. G. (2013). Componentes químicos de la madera de cinco especies de pino del municipio de Morelia, Michoacán. Madera y Bosques, 19(2), 21−35. Retrieved from http://www.scielo.org.mx/pdf/mb/
v19n2/v19n2a2.pdf
Cárdenas-Gutiérrez, M. Á., Pedraza-Bucio, F. E., LópezAlbarrán, P., Rutiaga-Quiñones, J. G., Correa-Méndez, F., Carrillo-Parra, A., & Herrera-Bucio, R. (2018). Chemical components of the branches of six hardwood species. Wood Research, 63(5), 795−807. Retrieved from http://www.woodresearch.sk/wr/201805/06.pdf
Chen, H., Ferrari, C., Angiuli, M., Yao, J., Raspi, C., & Bramanti, E. (2010). Qualitative and quantitative analysis of wood samples by Fourier transform infrared spectroscopy and multivariate analysis. Carbohydrate Polymers, 82(3), 772−778. doi: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2010.05.052
Chow, Y. Y., & Ting, A. S. Y. (2019). Influence of fungal infection on plant tissues: FTIR detects compositional changes to plant cell walls. Fungal Ecology, 37, 38−47. doi https://doi.org/10.1016/j.funeco.2018.10.004
Curling, S. F., Clausen, C. A., & Winandy, J. E. (2002). Relationships between mechanical properties, weight loss, and chemical composition of wood during incipient brown rot decay. Forest Products Journal, 52(7/8), 34−39. Retrieved from https://pubag.nal.usda.gov/download/29430/PDF
Daniel, G. (2016). Fungal degradation of wood cell walls. In Y. Kim, R. Funada, & A. P. Singh (Eds.), Secondary xylem biology. Origins, functions, and applications (pp. 131−167). Academic Press. doi: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-802185-9.00008-5
Dashtban, M., Schraft, H., Syed, T. A., & Qin, W. (2010). Fungal biodegradation and enzymatic modification of lignin. International Journal of Biochemistry and Molecular Biology, 1(1), 36−50. Retrieved from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3180040/pdf/ijbmb00010036.pdf
Donaldson, L., Radotić, K., Kalauzi, A., Djikanović, D., & Jeremić, M. (2010). Quantification of compression wood severity in tracheids of Pinus radiata D. Don using confocal fluorescence imaging and spectral deconvolution. Journal of Structural Biology, 169(1), 106−115. doi: https://doi.org/10.1016/j.jsb.2009.09.006
Durmaz, S., Özgenç, Ö., Boyacı, İ. H., Yıldız, Ü. C., & Erişir, E. (2016). Examination of the chemical changes in spruce wood degraded by brown-rot fungi using FT-IR and FT-Raman spectroscopy. Vibrational Spectroscopy, 85, 202−207. doi: https://doi.org/10.1016/j.vibspec.2016.04.020
Green, B., Jones, P. D., Nicholas, D. D., Schimleck, L. R., & Shmulsky, R. (2011). Non-destructive assessment of Pinus spp. wafers subjected to Gloeophyllum trabeum in soil block decay tests by diffuse reflectance near infrared spectroscopy. Wood Science and Technology, 45(3), 583−595. doi: https://doi.org/10.1007/s00226-010-0368-9
Hastrup, A. C. S., Howell, C., Larsen, F. H., Sathitsuksanoh, N., Goodell, B., & Jellison, J. (2012). Differences in crystalline cellulose modification due to degradation by brown and white rot fungi. Fungal Biology, 116(10), 1052−1063. doi: https://doi.org/10.1016/j.funbio.2012.07.009
Hiscox, J., O’Leary, J., & Boddy, L. (2018). Fungus wars: basidiomycete battles in wood decay. Studies in Mycology, 89, 117−124. doi: https://doi.org/10.1016/j.simyco.2018.02.003
Hosseinpourpia, R., & Mai, C. (2016). Mode of action of brown rot decay resistance of thermally modified wood: resistance to Fenton’s reagent. Holzforschung, 70(7), 691−697. doi: https://doi.org/10.1515/hf-2015-0141
Hunt, C. G., Zelinka, S. L., Frihart, C. R., Lorenz, L., Yelle, D., Gleber, S. C., …Jakes, J. E. (2018). Acetylation increases relative humidity threshold for ion transport in wood cell walls–A means to understanding decay resistance. International Biodeterioration & Biodegradation, 133, 230−237. doi: https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2018.06.014
International Organization for Standardization (ISO). (1975). Wood testing in compression perpendicular to grain, ISO 3132. Retrieved from https://www.iso.org/standard/8290.html
International Organization for Standardization (ISO). (1975). Wood determination of ultimate strength in static bending. ISO 3133. Retrieved from https://www.iso.org/standard/8291.html
International Organization for Standardization (ISO). (1975). Determination of ultimate tensile stress parallel to grain. ISO 3345. Retrieved from https://www.iso.org/standard/8629.html
Johnston, S. R., Boddy, L., & Weightman, A. J. (2016). Bacteria in decomposing wood and their interactions with wood-decay fungi. FEMS Microbiology Ecology, 92(11), 1−11. doi: https://doi.org/10.1093/femsec/fiw179
Krah, F. S., Bässler, C., Heibl, C., Soghigian, J., Schaefer, H., & Hibbett, D. S. (2018). Evolutionary dynamics of host specialization in wood-decay fungi. BMC Evolutionary Biology, 18(1), 1−13. doi: https://doi.org/10.1186/s12862-018-1229-7
Krueger, M. C., Hofmann, U., Moeder, M., & Schlosser, D. (2015). Potential of wood-rotting fungi to attack polystyrene sulfonate and its depolymerisation by Gloeophyllum trabeum via hydroquinone-driven Fenton chemistry. PloS ONE, 10(7), e0131773. doi: https://doi.org/10.1371%2Fjournal.pone.0131773
Mantau, U., Mayr, M., Döring, P., Saal, U., Glasenapp, S., & Blanke, C. (2019). World markets for wood: Status and prospects. In R. Meyers (Ed.), Encyclopedia of sustainability science and technology. New York, USA: Springer. doi: https://doi.org/10.1007/978-1-4939-2493-6_990-1
Mejía-Díaz, L. A., & Rutiaga-Quiñones, J. G. (2008). Chemical composition of Schinus molle L. wood and kraft pulping process. Revista Mexicana de Ingeniería Química, 7(2), 145−149. Retrieved from https://www.redalyc.org/pdf/620/62011423006.pdf
Monrroy, M., Ortega, I., Ramírez, M., Baeza, J., & Freer, J. (2011). Structural change in wood by brown rot fungi and effect on enzymatic hydrolysis. Enzyme and Microbial Technology, 49(5), 472−477. doi: https://doi.org/10.1016/j.enzmictec.2011.08.004
Ortiz, R., Jamet, A., Herrera, P., Vindigni, G., & Pereira, A. (2011). Influencia del deterioro incipiente producido por el hongo de pudrición parda Serpula lacrymans, sobre las propiedades mecánicas de compresión normal y paralela a la fibra en madera de Pinus radiata D. Don. Informes de la Construcción, 63(521), 69−74. doi: https://doi.org/10.3989/ic.09.072
Pandey, K. K., & Pitman, A. J. (2003). FTIR studies of the changes in wood chemistry following decay by brownrot and white-rot fungi. International Biodeterioration & Biodegradation, 52(3), 151−160. doi: https://doi.org/10.1016/S0964-8305(03)00052-0
Poletto, M., Zattera, A. J., & Santana, R. M. (2012). Structural differences between wood species: evidence from chemical composition, FTIR spectroscopy, and thermogravimetric analysis. Journal of Applied Polymer Science, 126(S1), E337−E344. doi: https://doi.org/10.1002/app.36991
Proskurina, S., Junginger, M., Heinimö, J., Tekinel, B., & Vakkilainen, E. (2019). Global biomass trade for energy—Part 2: Production and trade streams of wood pellets, liquid biofuels, charcoal, industrial roundwood and emerging energy biomass. Biofuels, Bioproducts and Biorefining, 13(2), 371−387. doi: https://doi.org/10.1002/bbb.1858
Ramage, M. H., Burridge, H., Busse-Wicher, M., Fereday, G., Reynolds, T., Shah, D., …Scherman, O. (2017). The wood from the trees: The use of timber in construction. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 68(1), 333−359. doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.09.107
StatSoft Inc. (2004). STATISTICA software, kernel release version 7.0. Tulsa, Oklahoma, USA: Author.
Terho, M., Hantula, J., & Hallaksela, A. M. (2007). Occurrence and decay patterns of common wood−decay fungi in hazardous trees felled in the Helsinki City. Forest Pathology, 37(6), 420−432. doi: https://doi.org/10.1111/j.1439-0329.2007.00518.x
Traoré, M., Kaal, J., & Cortizas, A. M. (2016). Application of FTIR spectroscopy to the characterization of archeological wood. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 153, 63−70. doi: https://doi.org/10.1016/j.saa.2015.07.108
Witomski, P., Olek, W., & Bonarski, J. T. (2016). Changes in strength of Scots pine wood (Pinus silvestris L.) decayed by brown rot (Coniophora puteana) and white rot (Trametes versicolor). Construction and Building Materials, 102, 162−166. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.10.109
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial 4.0.
Derechos de autor 2023 Revista Chapingo Serie Ciencias Forestales y del Ambiente