Evaluación de las funcionalidades de la microbiota asociada al compostaje del alga Rugulopteryx okamurae

La invasión descontrolada de los últimos años del alga parda Rugulopteryx okamurae en las costas del Mediterráneo ha desatado numerosos inconvenientes relacionados con la reducción de biodiversidad y la pérdida económica en el sector pesquero y del turismo. Pese a que su elevada capacidad competitiva y su desbordante crecimiento suponen una dificultad para su gestión, se ha determinado como posible solución el compostaje de la biomasa algal. Este estudio se centró en la evaluación general de la microbiota bacteriana, actinomicetal y fúngica, así como en microorganismos con capacidad de movilización de hierro, fósforo y potasio e intermediarios del ciclo del nitrógeno asociados a un proceso de co-compostaje de R. okamurae. Para ello, usando como materias primas biomasa algal, restos de frutos (pimiento y calabacín), restos hortícolas y de jardinería, se desarrollaron cuatro pilas de compostaje con distintas combinaciones de los materiales anteriores. Los grupos microbianos de estos tratamientos fueron medidos en cada etapa del proceso de compostaje mediante un exhaustivo recuento empleando diferentes medios de cultivo. Tras el análisis de los resultados se determinó la presencia en el producto final de una microbiota muy heterogénea, donde destacó una alta concentración de actinobacterias, con gran importancia por su alta capacidad enzimática. Aunque la existencia de solubilizadores de fosfato y potasio fue más limitada, se realzó la capacidad biofertilizante del compost con la notable aparición de amonificantes, nitrificantes y sideróforos. Además, la ausencia total de microbiota desnitrificante supone una ventaja considerable para el proceso. The uncontrolled invasion of the brown alga Rugulopteryx okamurae in recent years on the Mediterranean coast has unleashed numerous problems related to the reduction of biodiversity and economic loss in the fishing and tourism sectors. Despite the fact that its high competitive capacity and its overwhelming growth pose a difficulty for its management, the composting of algal biomass has been determined as a possible solution. This study focused on the general evaluation of the bacterial, actinomycetal and fungal microbiota in a co-composting process of R. okamurae, as well as on microorganisms capable of mobilizing iron, phosphorus and potassium and intermediates of the nitrogen cycle. To do this, using algal biomass, fruit remains (pepper and zucchini), horticultural and garden waste as raw materials, four composting piles with different compositions were developed. The microbial groups of these treatments were measured at each stage of composting through an exhaustive count in different culture media. After analyzing the results, the presence in the final product of a very heterogeneous microbiota was determined, where a high concentration of actinobacteria stands out, with great importance due to its high enzymatic capacity. Although the existence of phosphate and potassium solubilizers was more limited, the biofertilizing capacity of the compost was enhanced with the notable appearance of ammonifying, nitrifying and siderophores. In addition, the total absence of denitrifying microbiota is a considerable advantage for the process

Caracterización de microorganismos para uso agroindustrial aislados de un bosque primario en el canton Cumandá.

El objetivo del presente estudio fue caracterizar microorganismo para uso agroindustrial aislados de un bosque primario en el cantón Cumandá y analizar sus propiedades físico – químicas identificando los microorganismos mediante pruebas bioquímicas y el análisis físico químico del suelo. Se realizó un muestreo mediante la ayuda del barreno posteriormente se desarrolló una solución madre para realizar diluciones y después sembrar los microorganismo en agar MRS, Acetobacter glucosa y Sabouraud que fueron incubadas por 48 horas a 37, 27 y 30 º C. Posteriormente se efectuó un aislamiento para la identificación de los microorganismos con respecto a su morfología (color, superficie, forma y tinción de gram); después se realizaron las pruebas bioquímicas como catalasa, oxidasa tanto para bacterias lácticas y acéticas, e hidróxido de potasio para BAL; pruebas de caracterización como la fermentación de carbohidratos y caldo YPD para levaduras, donde se obtuvo cuatro especies de bacterias ácido lácticas, dos especies de bacterias acéticas y levaduras, dando como resultado las bacterias lácticas positivas para tinción y negativo para oxidasa, catalasa y KOH; en cuanto a las bacterias acéticas dieron negativo para tinción y oxidasa pero positivo para catalasa. Para los análisis físicos – químicos se realizó de acuerdo con la normativa establecida para cada mineral. Se concluyó que las especies asiladas pueden pertenecer al género Lactobacillus, Lactococcus, Bifidobacterium, Acetobacter y Saccharomyces. Se recomienda emplear otras pruebas bioquímicas como las API 50 CHL, o en un PCR en tiempo real para una mejor identificación de cada uno de los microorganismos aislados.This study aimed to characterize microorganisms for agroindustrial use isolated from a primary forest in the Cumandá canton and to analyze their physical-chemical properties. Biochemical tests and physical-chemical analysis of the soil identified the microorganisms. Sampling was carried out with the help of an auger. Then a stock solution was developed to make dilutions to seed the microorganisms in MRS, Acetobacter glucose, and Sabouraud agars, which were incubated for 48 hours at 37, 27, and 30º C. Subsequently, isolation was carried out to identify the microorganisms concerning their morphology (color, surface, shape, and gram staining). Biochemical tests such as catalase and oxidase for lactic and acetic acid bacteria and potassium hydroxide for LAB were then performed. Characterization tests such as carbohydrate fermentation and YPD broth for yeasts were also performed. Four species of lactic acid bacteria, two species of acetic acid bacteria, and yeasts were obtained, resulting in lactic acid bacteria positive for staining and negative for oxidase, catalase, and KOH; acetic acid bacteria were harmful to staining and oxidase but positive for catalase. The physical-chemical analyses were carried out according to the regulations established for each mineral. It was concluded that the species isolated might belong to the genus Lactobacillus, Lactococcus, Bifidobacterium, Acetobacter, and Saccharomyces. It is recommended to employ other biochemical tests such as API 50 CHL or real-time PCR for better identification of each of the isolated microorganism

Biodiversidad bacteriana del queso Paipa, selección de bacterias ácido lácticas y caracterización de sus compuestos antibacterianos

El objetivo de este trabajo fue obtener información sobre la microbiota del queso Paipa, determinar la calidad del queso Paipa producido por empresas formales e informales, caracterizar las bacterias potencialmente patógenas, determinar su susceptibilidad a los antimicrobianos y su tolerancia a los biocidas. También pretendió caracterizar y purificar los compuestos antimicrobianos producidos por bacterias ácido lácticas seleccionadas del queso Paipa. Los resultados indicaron que Firmicutes y Lactococcus fueron el principal phylum y género encontrado en los quesos. El 100% de las muestras de productores formales e informales presentaron poblaciones de coliformes y estafilococos por encima de los límites establecidos por la normativa colombiana. L. monocytogenes fue positivo en el 38% de las muestras. Los coliformes que prevalecieron fueron Escherichia coli (22%) y Citrobacter freundii (22%). Los coliformes (30%), fueron multirresistentes a los antibióticos, pero susceptibles a los biocidas. Se seleccionaron dos bacterias acidolácticas con actividad bacteriocinogénica (Leuconostoc mesenteroides y Lactococcus lactis). Las sustancias antimicrobianas producidas por estas bacterias coinciden con las características de leucocina y lacticina respectivamente.The objective of this work was to obtain information on the microbiota of Paipa cheese, determine the quality of Paipa cheese produced by formal and informal companies, characterize potentially pathogenic bacteria, determine its susceptibility to antimicrobials and its tolerance to biocides. It also aimed to characterize and purify the antimicrobial compounds produced by selected lactic acid bacteria from Paipa cheese. The results indicated that Firmicutes and Lactococcus were the main phylum and genus found in the cheeses. 100% of the samples from formal and informal producers present a regulation on coliform and staphylococcal populations above the limits established by the Colombian. L. monocytogenes was positive in 38% of the samples. The coliforms that prevailed were Escherichia coli (22%) and Citrobacter freundii (22%). The coliforms (30%) were multi-resistant to antibiotics, but susceptible to biocides. Two lactic acid bacteria with bacteriocinogenic activity (Leuconostoc mesenteroides and Lactococcus lactis) were identified. The antimicrobial substances produced by these bacteria match the characteristics of leukocin and lacticin respectively.Tesis Univ. Jaén. Departamento de Ciencias de la Salud. Leída el 13 de noviembre de 2020

Influencia de la aplicación de vinaza sobre la presencia, actividad y biomasa microbiana del suelo en el cultivo de maíz dulce (Zea mays)

El objetivo de esta investigación fue evaluar en condiciones de invernadero el efecto de la aplicación de vinaza sobre la presencia, actividad y biomasa microbiana en dos tipos de suelo del Valle del Cauca en el cultivo de maíz dulce (Zea Mays). Los suelos estudiados corresponden a un Inceptisol y un Mollisol. Se utilizó diseño completamente al azar con estructura factorial 4x5x2 correspondiente a 4 mezclas de potasio (T1-100% KCl, T2-100% vinaza, T3- 50% KCl +50% vinaza, T4-25% KCl +75% vinaza), 5 repeticiones, 2 ordenes de suelo. Se realizó cuatro muestreos (0, 28, 61, 79 días) para evaluar la evolución en la dinámica microbiana antes y después de fertilizar. Los resultados obtenidos en la presencia, actividad respiratoria y biomasa microbiana-C presentaron diferencias significativas entre muestreos y por efecto de los tratamientos. La respuesta de cada suelo fue diferente en la dinámica microbiana y en la acumulación de biomasa de las plantas, sugiriendo que los resultados obtenidos dependen de las características iniciales de cada suelo, tipo de cultivo y manejo del mismo.//Abstract: The objective of this investigation was to evaluate under hothouse conditions the effect of the vinasse application on the presence, activity and microbial biomass in two types of soil of the Valley of the Cauca in the cultivation of sweet corn (Zea Mays). The studied soils correspond an Inceptisol and a Mollisol. Design was used totally at random with factorial structure 4x5x2 corresponding to 4 mixtures of potassium (T1-100% KCl, T2-100% vinaza, T3 - 50% KCl +50% vinaza, T4-25% KCl +75% vinaza), 5 repetitions, 2 order of soil. Was done out four samplings (0, 28, 61, 79 days) to evaluate the evolution before in the microbial dynamics and after fertilizing. The results obtained in the presence; breathing activity and biomass microbial-C they presented significant differences among samplings and for effect of the treatments. The answer of each soil was different in the microbial dynamics and in the accumulation of biomass of the plants, suggesting that the obtained results depend on the initial characteristics of each soil, cultivation type and handling of the same oneMaestrí

Biotechnological strategies to evaluate the presence of chromium in the generation of safe biosolids. Possible bioremediation alternatives

La producción de biosólidos en la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) San Fernando de propiedad de Empresas Públicas de Medellín (EPM) en Medellín, Antioquia, Colombia, está regulada por el Ministerio de Medio Ambiente Colombiano y custodiada por la autoridad regional ambiental Corporación Autónoma Regional del Centro de Antioquia (Corantioquia). Uno de los metales más cuestionados y vigilados en la producción de biosólidos en el mundo es el cromo derivado de múltiples actividades antrópicas, cuyas formas más significativas son la especie hexavalente (Cr6+) conocida por sus propiedades ácidas de naturaleza oxidante, que ocasiona daño a los tejidos y lesiones en los órganos, generando serios trastornos en la salud humana y animal con efectos mutagénicos, teratogénicos y carcinogénicos y la especie trivalente (Cr3+), considerada vital y necesaria para la síntesis de la glucosa, algunos lípidos y proteínas. Las posibilidades de oxidoreducción entre estas dos especies son motivo de serias discusiones y múltiples investigaciones, pero todavía son inciertos algunos de los mecanismos que influyen y gobiernan estas reacciones de doble vía. Cinco experimentos fueron llevados a cabo en la Universidad Nacional de Medellín tendientes a encontrar hongos y bacterias que fuesen capaces de crecer en medios de cultivo enriquecidos con cromo, con el objeto de aislarlos, purificarlos y multiplicarlos; para someterlos a concentraciones crecientes del metal, hasta encontrar la Concentración Mínima Inhibitoria (CMI), con el objeto de ser utilizados posteriormente como posibles alternativas biotecnológicas en la remediación de ambientes con presencia de cromo. Los microorganismos fueron obtenidos mediante aislados de aguas residuales de la empresa Curtiembres de Itagüí, Antioquia y de los biosólidos de la PTAR San Fernando, de los ceparios de la Universidad Nacional y de la Universidad de Antioquia, aportes de las empresas privadas Natural Control y Soluciones Microbiales para el Trópico; también se recurrió al interior del laboratorio a contaminantes ambientales colonizadores de un medio de cultivo enriquecido con cromo y fueron evaluados algunos fitopatógenos aleatorios obtenidos del cultivo del cacao. Aquellos organismos seleccionados por su cromotolerancia, fueron evaluados en forma de consorcio microbiano bajo invernadero, en macetas plásticas de 2 kilogramos de peso, con suelos contrastantes (Andisol e Inceptisol) y adiciones de biosólidos (20 Ton Ha-1) de la PTAR San Fernando, en presencia de una dosis alta de dicromato de potasio equivalente al doble de la CMI explorada (2.400 mg kg-1). Como planta bioindicadora se utilizó frijol arbustivo Phaseolus vulgaris durante todo el período vegetativo y reproductivo por 4 meses al cabo de los cuales se tomaron muestras de suelo rizosférico y no rizosférico con el propósito de llevar a cabo pruebas de metagenómica para rastrear la trazabilidad de las especies adicionadas y observar potenciales géneros nuevos que no hayan sido investigados. Los microorganismos que demostraron mayor potencial por su capacidad para remover cromo total o reducir cromo hexavalente a trivalente fueron caracterizados molecularmente en la Universidad de Antioquia y bioquímicamente en la Universidad Nacional, sede de Medellín mediante el empleo del Kit API y del sistema Biolog Microstation ID System. Posteriormente purificados y escalados y previa confrontación con los hallazgos de otros investigadores a nivel global, fueron empleados en pruebas de biotest de toxicidad, para confirmar su capacidad remediadora en presencia de silicato de magnesio y en ausencia de él como posible agente neutralizador del cromo en el suelo, usando prototipos no comerciales de Rhizotrones como herramientas de diagnóstico. Plantas de lechuga Lactuca sativa y lenteja Lens culinaris fueron empleadas como biosensores por su alta sensibilidad a los metales traza. Finalmente las bacterias Ochrobactrum antropi, O. intermedium, Bacillus amyloliquefacien, Bacillus cereus , B. megaterium, B. firmus; Staphylococcus saprophyticus y los hongos Scedosporium dehoogii, S. boydii, Paecilomyces lilacinus y Trichoderma sp., fueron elegidos como los organismos con mayor potencial para ser usados como bioremediadores de ambientes con presencia de cromo mediante la utilización de un biofiltro a través de un consorcio microbiano, o de manera individual empleados in situ, en combinación con correctivos que contengan silicatos de magnesio, dado su poder neutralizador de cromo en el suelo, como fue demostrado en este estudio.The biosolid production in the water treatment plant (PTAR) San Fernando property of EPM de Medellin is regulated by the environment minister of Colombia and monitored by the regional environment authority Corantioquia. One of the most questioned and guarded metals in the production of biosolids is Chrome. This metal originates in several anthropic activities and has as its most representative forms the hexavalent (Cr6+) species. This from is known for its acidic properties and oxidant nature, it produces damage to tissues and organ injuries generating serious disorders in human and animal health that include mutagenic, teratogenic and carcinogenic effects. The trivalent species (Cr3+) is considered vital and necessary for the synthesis of glucose, and some lipids and proteins. The possibilities of oxide reduction between these two species are object of serious discussions and multiple researches but the mechanisms that govern and influentiate these double way reactions are still uncertain. Five experiments were made in the Universidad Nacional de Medellin aiming to find fungus and bacteria that were able to grow in chrome enriched environment with the objective of aisle, purify and multiply them. Then they would be exposed to incremental concentration of the metal until finding the minimum inhibitory concentration (CMI), with the objective of using them in possible biotechnological alternatives aiming to remediate environments with chrome presence. The microorganisms where obtained by isolating samples from the company Curtiembres de Itagui and from the Biosolids of the PTAR San Fernando property of Empresas Públicas de Medellín (EPM), borrowings from the stumps of Universidad Nacional and Universidad de Antioquia, contributions from the private companies Natural Control and Soluciones Microbiales para el Tropico, environmental colonizer contaminants to the chrome enriched media where also used and some phytopathogens obtained randomly from cacao plantations where also evaluated. The microorganisms selected due to their chrome tolerance where exposed to react under a greenhouse microbiological consortium in plastic pots weighing 2kg. Contrasting soils (Andisol and Inceptisol) and added biosolids (20 Ton Ha-1) of the PTAR San Fernando un presence of a high dose of potassium dichromate equivalent to double of the explored CMI (2.400 mg kg-1). The arbustive bean Phaseolus vulgaris was used as a bioindicator, the whole vegetative and reproductive period was followed for a period of 4 moths during which samples of rizospheric and non rizospheric soil where taken with the purpose of developing metagenomics tests keeping track of the traceability of the added genera and observe potential new genera that haven’t been investigated. The microorganism that demonstrated a higher potential based on their capacity to remove total chrome, reduce hexavalent chrome to trivalent where characterized molecularly at the Universidad de Antioquia and biochemically at the Universidad Nacional using the API protocol and Biolog Microstation ID System. After a confrontation against other researchers at a global level the microorganisms where purified and escalated and then used in bio toxicity tests in order to confirm their corrective capacity in presence and absence of magnesium silicate as a possible neutralizing agent of Chrome in the soil, non-commercial prototypes of Rhizotrones where used to as diagnostic tools. Lettuce Lactuca sativa and lentil Lens culinaris where used as biosensors due to their high sensitivity to trace metals. Finally the bacteria Ochrobactrum antropi, O. intermedium, Bacillus amyloliquefacien, B. cereus, B. megaterium, B. firmus; Staphylococcus saprophyticus and fungus Scedosporium dehoogii, S. boydii, Paecilomyces lilacinus y Trichoderma sp. Where selected as the microorganisms with the highest potential to be used as bio-remediating agents for environments with chrome presence using them as a biofilter in a microbial consortium or in a individual way using them in situ in combination with correctives containing magnesium silicates due to its chrome neutralizing capacity as shown in this study.DoctoradoDoctor en Ecologí

Aislamiento, Caracterización y Selección de Cepas de Frankia sp. Aisladas de Alnus acuminata Productoras de Exopolisacáridos

Se realizó una evaluación para determinar la capacidad de producción de exopolisacáridos (EPS) de Frankia, que produjo bajo condiciones in vitro en medio benzilaminopurina (BAP) a una agitación constante de 180 r.p.m a 36 °C, se obtuvieron 58 aislamientos inicialmente se preselecciono 29 donde se estudiaron finalmente a dos cepas de provenientes de los municipio de Pasto (Cnp1) y Tangua (Cnt12) del Departamento de Nariño, las cuales fueron seleccionadas para los microensayos de fuentes de carbono y nitrógeno, que evidenciaron mayor producción de EPS fueron glucosa, melaza, manitol y sacarosa. La fuente de nitrógeno que manifestó mayor crecimiento microbial fue en el medio con extracto de levadura, igual respuesta se observó en la producción de EPS. Los resultados obtenidos con los EPS previamente identificados en las pruebas de temperatura, emulsión y viscosidad, indican que los EPS obtenidos por las cepas de Frankia se muestran termorreversibles, pueden servir en la formación de emulsiones y que además tienen características viscosas y elásticas. En consecuencia, los EPS obtenidos en esta investigación pueden funcionar satisfactoriamente en procesos agroindustriales e industriales, siendo necesario investigaciones aún más detalladas; en relación a las propiedades funcionales se destaca el polímero Cnp1 producido por la cepa que lleva su mismo nombre, se destaca entre los estudiados en esta investigación por su viscosidad. Por lo anterior dicho, con esta cepa se realizaron las primeras aproximaciones de la formación de biopelículas empleando varias formulaciones con aditivos empleados en el desarrollo de recubrimientos y biopolímeros. En general las películas y recubrimientos comestibles obtenidos fueron transparentes, cohesivos y homogéneos. Los biopolímeros con glicerol presentaron los mejores comportamientos

Identificación y caracterización bioquímica, morfológica y molecular de microorganismos cultivables asociados a la rizosfera y al sustrato de plantas de vainilla

El cultivo de la vainilla (Vanilla planifolia) es altamente promisorio en Colombia; sin embargo, poco se conoce acerca de su manejo nutricional y mucho menos sobre el uso de microorganismos benéficos con potencial biofertilizante. Este estudio se planteó con el objetivo de evaluar la actividad in vitro de microorganismos rizosféricos de plantas de vainilla, en procesos de transformación de nutrientes tales como amonificación, solubilización de fosfatos orgánicos e inorgánicos, degradación de celulosa y fijación biológica de nitrógeno. Los microorganismos se aislaron en medios de cultivo selectivos y se clasificaron en los siguientes grupos funcionales a partir de pruebas in vitro: celulolíticos (CEL), proteolíticos/amonificantes (PROT), fijadores de nitrógeno atmosférico (FBN) y solubilizadores de fosfato orgánico (FIT) e inorgánico (PSM). De los aislamientos originalmente obtenidos, se seleccionó para la identificación molecular, al menos una cepa de cada tipo morfológico diferenciable en cada medio, siendo evaluadas 44 cepas bacteriales y 8 micóticas. La identificación taxonómica de los aislamientos de hongos se realizó con base en la amplificación de las regiones ITS1-5.8S-ITS2 del ADNr. Para el caso de las bacterias se amplificó la subunidad pequeña (16S) del ADNr. Los CEL más eficientes fueron los hongos Penicillium griseofulvum y Aspergillus fumigatus, los PROT fueron identificados como bacterias del complejo Bacillus cereus y Serratia sp. Los FBN fueron tres cepas de Pseudomonas koreensis, en los cual se confirmó la presencia del gen nifH. El más sobresaliente FIT fue un hongo de la especie Plectosphaerella cucumerina. Los PSM más efectivos correspondieron a dos bacterias, una filogenéticamente relacionada con el género Serratia y la otra identificada como Pseudomonas koreensis. Se realizó una confirmación fenotípica de la identidad de aquellos microorganismos que resultaron más eficientes en las diferentes pruebas in vitro, mediante series bioquímicas, para el caso de las bacterias, y observaciones morfológicas para los hongos. Los resultados de esta investigación sugieren que existe un alto potencial para desarrollar biofertilizantes a partir de los microorganismos rizosféricos de vainilla, que redunden en el mejoramiento de la nutrición, el crecimiento y la sanidad vegetal de los cultivos comerciales de esta especie en Colombia./Abstract. The cultivation of vanilla (Vanilla planifolia) is highly promising in Colombia; however, little is known about the management of the crop, specifically in regard to its nutrition, and even less is known about the effects of beneficial rhizosphere microorganisms, which have the potential to serve as biofertilizers. This study concerned the in vitro evaluation of these microorganisms as functional groups to determine their potential use as biofertilizers. The microbes were isolated in selective media for functional groups such as cellulolytic (CEL), proteolytic/amonifiers (PROT), organic (FIT) and inorganic phosphate solubilizers (PSM), and asymbiotic nitrogen fixing bacteria (FBN). After isolation and purification, DNA was extracted from 52 microbial isolates in order to proceed with molecular identification based on ITS and 16S rDNA sequencing for fungi and bacteria, respectively. The results indicated that the most effective CEL were Penicillium griseofulvum and Aspergillus fumigatus. Those significant for their activity as PROT were identified as bacteria belonging to the Bacillus cereus complex and Serratia sp. Among the FBN there were three isolates belonging to Pseudomonas koreensis that stood out as being abundant and fast-growing in the selective medium; moreover, it was confirmed that the gen nifH was present in these isolates and was responsible for this activity. The most efficient FIT was a fungus phylogenetically related to Plectosphaerella cucumerina. Finally, the most effective PSM corresponded to two bacteria, one of which is phylogenetically related to the genus Serratia and the other to the genus Pseudomonas koreensis. The abundance and diversity of rhizosphere microorganisms found was significant; furthermore, some of the microorganisms showed high potential to be used as biofertilizers that could serve to improve the nutrition, growth and health of vanilla plants.Maestrí

Valorización de la cascarilla de cebada del proceso cervecero para la producción de xilitol

En el contexto de la bioeconomía, las biorrefinerías fase III tienen como objetivo la obtención de diversos productos de mayor valor agregado que los biocombustibles, a partir de diferentes tipos de biomasas, principalmente agroindustriales. Esta tendencia es cada vez más importante y se espera que en el corto plazo sea una realidad. En esta investigación se produjo xilitol a partir de la cascarilla de cebada residual del proceso cervecero, una de las biomasas agroindustriales más generadas a nivel global y local, a través de dos opciones de proceso diferentes que involucraron un pre-tratamiento alcalino o de explosión con vapor, seguidas de la hidrólisis enzimática de los arabinoxilanos extraídos en el medio líquido y la posterior fermentación de la xilosa liberada hasta xilitol. En la primera opción de proceso desarrollada, se realizó por primera vez un estudio cinético de la extracción de los arabinoxilanos en el líquido de pre-tratamiento alcalino, encontrándose el mayor grado de extracción a las 12 horas de reacción con un rendimiento del 64,81%, a 40°C, 360 rpm y una relación de alimentación de 1:14 peso de cascarilla por volumen de NaOH 4 M. El seguimiento de la reacción a través del tiempo, permitió el ajuste de una cinética de primer orden pseudo-homogénea irreversible según el modelo de Saeman, así como la determinación de la energía de activación para tres de las cuatro temperaturas evaluadas (ecuación de Arrhenius). Para la segunda opción de proceso se evaluó por primera vez una etapa enzimática integrada de desproteinización y eliminación de almidón previa al pre-tratamiento de explosión con vapor; el rendimiento máximo que se alcanzó fue de 47,0%, realizando la operación a 173,5°C por 15,5 min (condiciones optimizadas) e impregnando la biomasa con 0,5% p/v H2SO4. Posteriormente, se realizó la hidrólisis enzimática de los arabinoxilanos extraídos en los líquidos de pre-tratamiento de dos maneras diferentes: evaluando la sinergia de hasta siete enzimas puras tipo endo-1,4--xilanasas de las familias GH10 y GH11, -Larabinofuranosidasas de la familia GH51 y GH43, -xilosidasas, -D-glucuronidasas, acetil xilano y feruloil estearasas, o el complejo enzimático comercial CellicTM Ctec I suplementado con -xilosidasa. El máximo rendimiento que se obtuvo para la liberación de xilosa fue de 63,63% para el primer pre-tratamiento y de 78-86% para el segundo pretratamiento, destacándose que por primera vez se realizó una hidrólisis enzimática de un líquido de pre-tratamiento proveniente de la tecnología de explosión con vapor, con una concentración potencial de sustrato de 60 g/L de xilosa. Finalmente, en la fermentación de los hidrolizados la producción de xilitol fue 58,84 g/L, con un YP/S de 0,73 g/g y una QP 1,14g/L/h para el pre-tratamiento alcalino y una concentración máxima de 37,16 g/L de xilitol con un rendimiento de 0,76 g/g y una QP de 0,29 g/L/h para el pre-tratamiento de explosión con vapor. El parámetro de escalamiento kLa, determinado experimentalmente, fue 15 h-1.Abstract: In the bioeconomy context, phase III biorefineries have as aim to obtain various products with higher value-added than biofuels, from different types of biomass, mainly agro industrial. This trend is a topic of increasing importance and it is expected to become a reality in the short term. In this research, the production of xylitol from brewer’s spent grain was reached, as one of the agro industrial biomass more generated at local and global level, through two different process options that involved an alkaline or steam explosion pre-treatment, followed by the enzymatic hydrolysis of the extracted arabinoxylans in the liquid fraction and the fermentation stage of xylose to xylitol. In the first process option, was done by first time a kinetic study of the arabinoxylans extraction in the alkaline liquid pre-treatment, the higher extraction was found in 12 hours of residence time with a 64,81%. The conditions of pre-treatment were: 40°C, 360 rpm and 1:14 relation of weight of brewer’s spent grain by volume of 4 M NaOH. The first order irreversible kinetic was adjusted by the Saeman model and the activation energy was calculated for three of the four temperatures assessed (Arrhenius equation). For the second process option was evaluated by first time an enzymatic desproteinization and destarching stage previous to the steam explosion pretreatment, 47% was the higher yield reached in the operation at 173°C x 15,5 min (optimal conditions) with a 0,5% w/v H2SO4 impregnation. After that, to evaluate the synergy between seven enzymes, an enzymatic hydrolysis was made over the arabinoxylans extracted in the liquid fraction by two different options. The enzymes were endo-1,4--xylanase from the families GH10 y GH11, -Larabinofuranosidase from the families GH51 y GH43, -xylosidase, -D-glucuronidase, acetyl xylane and feruloyl esterases or the enzymatic commercial complex CellicTM Ctec I supplemented with -xylosidase. The liberation of xylose was calculated through the reaction yield, the higher yield for arabinoxylan extracted from the alkaline pretreatment was 63,63% and for the second pretreatment was 78-86%, highlighting for first time the enzymatic hydrolysis of liquid fraction with a xylose potential of 60 g/L from the steam explosion pretreatment. Finally, xylitol was produced in 58,84 g/L with a YP/S of 0,73 g/g and QP 1,14g/L/h for the first process and 37,16 g/L with a YP/S of 0,76 g/g and QP 0,29 g/L/h for the second process. The scale-up parameter, kLa was determined experimentally as 15 h-1.Doctorad

Evaluación de la actividad antibacteriana de bacteriocinas producidas por bacterias ácido lácticas, frente a cepas de Staphylococcus aureus causantes de mastitis bovina

Prácticas inapropiadas en el control de las infecciones, como lo es el uso indiscriminado de antimicrobianos (ATMs), conducen al desarrollo de cepas resistentes. Los tratamientos convencionales se vuelven ineficaces, incrementando el riesgo de propagación y duración de la enfermedad. La resistencia se ha convertido en una amenaza apremiante para la salud pública y animal en el mundo actual. En busca de alternativas se planteó como objetivo de esta tesis, cuantificar la actividad antibacteriana in vitro de las bacteriocinas procedentes de bacterias ácido lácticas (BAL), frente a cepas de Staphylococcus aureus causantes de mastitis bovina. De vacas en lactancia del departamento Río Segundo, se tomaron 390 muestras de leche. La prevalencia de mastitis causada por S. aureus fue del 11,8%. A partir de cultivos de BAL (2 de Lactobacillus,brevis, 1 de Lactobacillus rhamnosus y 1 de Enterococcus faecium) tratados por adsorcióndesorción, diálisis, liofilización y electroforesis SDS PAGE, se recuperaron 4 péptidos antimicrobianos (PAs). Sus actividades antimicrobianas frente a S. aureus se valoraron por técnica de difusión en agar. Por espectrometría de masas se identificaron como bacteriocina rhamnosin A (PA1); proteína de inmunidad a bacteriocina Brevicin 174A (PA2); proteína asociada a bacteriocina de E. faecium (PA3) y ABC transportador de escisión / exportación de bacteriocina de L. brevis (PA4). PA1 y PA2 fueron los de menor (36,96%) y mayor (43,48%) porcentaje de inhibición del crecimiento microbiano, respectivamente. Las CIM90 de oxitetraciclina y tilosina se mantuvieron inferiores a los puntos de cortes clínicos y epidemiológicos (CLSI, 2013; EUCAST, 2015). En el caso de la penicilina se evidenció una resistencia del 45,83% y 33,33% según los puntos de corte clínicos de EUCAST y CLSI, respectivamente. La CIM90 de la gentamicina fue inferior al punto de corte clínico de CLSI, pero superior al de EUCAST (12,5% de resistencia). La CIM90 de la cloxacilina fue inferior al punto de corte clínicos de CLSI. Penicilina, ampicilina y cloxacilina expresaron sensibilidad acotada con CIM90 superiores al punto de corte epidemiológico (EUCAST). Las CIM35 de los cuatro PAs fueron superiores a las CIM35, CIM50 y CIM90 de los ATMs. Excepcionalmente, las CTM35 de los PA2 y PA3 fueron inferiores a las CIM90 de gentamicina, ampicilina y penicilina, y la del PA4 inferior a la de ampicilina y penicilina. Futuras experimentaciones serán necesarias para lograr una identidad más precisa. Comprender las relaciones existentes entre la estructura y la actividad de los PAs resulta esencial para el diseño y desarrollo de alternativas terapéuticas antimicrobianas.Fil: Aguirre, Gabriela Edith. Universidad Católica de Córdoba. Facultad de Ciencias Agropecuarias; Argentin