Diversidad de bacterias termotolerantes celulolíticas y xilanolíticas aisladas de fuentes termales del Callejón de Huaylas

La elevada demanda de energía ha aumentado el interés en el uso de biomasa lignocelulósica para la producción de biocombustibles, en el cual las enzimas hidrolíticas termófilas y termoestables juegan un rol importante. En este contexto, el objetivo de la presente investigación fue aislar y seleccionar bacterias termotolerantes celulolíticas y xilanolíticas de las fuente termales Chancos, Olleros y Huancarhuaz, ubicados en el Callejón de Huaylas, Ancash – Perú. El aislamiento de las bacterias se hizo a partir de muestras frescas, enriquecidos ex situ y enriquecidos mediante cebos dejados in situ; se usó medio basal salino (MBS), 50°C y 6,5 de pH. La selección se realizó mediante la coloración con Rojo Congo sobre placas de cultivo suplementados con carboximetil celulosa (CMC) o xilano. Para la identificación taxonómica se analizó el gen 16S rDNA. Se cuantificó la actividad endoglucanasa, celulasa total y xilanasa de las cepas seleccionadas. A los extractos enzimáticos con los mejores resultados se les determinó la temperatura óptima, pH óptimo, y la estabilidad térmica. Se aislaron 62 cepas de bacterias, de las cuales 29 mostraron halos de hidrólisis en CMC y xilano. Mediante el análisis del gen 16S rDNA se encontró que las cepas seleccionadas correspondían a Bacillus licheniformis, B. subtilis y Cohnella laeviribosi. La mayor actividad de celulasa y xilanasa se obtuvo en B. subtilis DCH4, B. subtilis DO6, B. licheniformis EPO2 y C. laevibosi EHB4. Ensayos posteriores en estas cepas mostraron actividades endoglucanasas óptimas entre 45-60°C y pH entre 5-6. Las actividades xilanasas óptimas se obtuvieron entre 55-65°C y pH entre 6-7. El 50% de la actividad endoglucanasa de C. laevibosi EHB4 se mantuvo después de una incubación a 80°C por 1 hora, resultado similar se obtuvo en la actividad xilanasa de B. licheniformis EPO2. Se ha demostrado la presencia de bacterias termotolerantes celulolíticas y xilanolíticas en las fuentes termales de Chancos, Olleros y Huancarhuaz. Las cepas C. laevibosi EHB4 y B. licheniformis EPO2 podrían ser utilizadas en el desarrollo de procesos de bioconversión de biomasa lignocelulolítica.The high demand of energy has increased interest in the use of lignocellulosic biomass to produce biofuel, wherein thermophilic and thermostable hydrolytic enzymes play an important rol. In this context, the aim of this investigation was to isolate and select thermotolerant cellulolytic and xylanolytic bacteria from Chancos, Olleros and Huancarhuaz hot springs located in the Callejon de Huaylas, Ancash - Peru. Isolation of bacteria was performent using fresh samples, ex situ enrichment and in situ baiting, in basal salt medium at 50°C and pH 6,5. The selection was performed by staining Congo Red on culture plates supplemented carboxymethyl cellulose (CMC) or xylan. For taxonomic identification 16S rDNA gen was used. Endoglucanase, total cellulase and xylanase activities were quantified in selected strains. Some crude enzyme extracts that shown the best results were tested to determinated optimum temperature, optimum pH, and thermal stability. It was isolated 62 bacterial strains and 29 showed hydrolysis halo on CMC and xylan plates. The 16S rDNA gene analysis determined that the selected strains correspond to Bacillus licheniformis, B. subtilis and Cohnella laeviribosi. The highest cellulase and xylanase activities were obtained to B. subtilis DCH4, B. subtilis DO6, B. licheniformis EPO2 and C. laevibosi EHB4. Subsequent assays in these strains showed endoglucanase activity optimum betwee n 45-60°C and 5-6 of pH. The xylanase activity optimum was obtained at 55-65°C and pH 6-7. Fifty percent of the endoglucanase activity of C. laevibosi EHB4 after incubation at 80 ° C for 1 hour is maintained, a similar result was obtained in the xylanase activity of B. licheniformis EPO2. It was been demostrated the presence of cellulolytic and xylanolytic thermotolerant bacteria in Chancos, Olleros and Huancarhuaz hot springs. C. laevibosi EHB4 and B. licheniformis EPO2 may contribute to the development of lignocellulosic biomass bioconversion process. Keywords: Thermotoleran, hot spring, cellulases, xylanases, Bacillus, Cohnella.Tesi

Aislamiento de Bacillus subtilis DCH4 termotolerante de la fuente termal Chancos (Carhuaz, Perú) con potencial para degradar residuos lignocelulósicos agrícolas

It was isolated bacteria strains from three different types of samples: fresh water, in situ baits and ex situ enrichment. Serial dilutions were prepared and culture was carried at 50 °C using a Basal-Saline medium. Isolated strains were screened for endoglucanase and xylanase activities with qualitative (Congo Red) and quantitative (DNS) methods. Molecular 16S rDNA sequencing analysis was performed for taxonomic identification. It was isolated 31 strains of which 14 showed hydrolytic activities and belonged to Bacillus subtilis and Bacillus licheniformis species. Moreover, the strain B. subtilis DCH4 showed the highest endoglucanase activity at 45°C and pH 5, and xylanase activity at 55°C and pH 6. Then, DCH4 was cultivated by submerged fermentation with two different media supplemented with sugar cane bagasse, wheat straw, or quinoa stalk to evaluate its saccharification capability. Likewise, it was screening its xylanase and cellulase genes employing specific primers; the amplicons obtained were sequenced, and analyzed. It was found that, enzymatic extracts of DCH4 prepared with cane bagasse or quinoa stalk media achieved the highest endoglucanase and xylanase activities. According to molecular analysis of genes involved in the hydrolytic process, the endoglucanase and xylanase activities exhibited by DCH4 could be attributed to a bifunctional cellulase conformed by endo-beta-1,4-glucanase (GH5) joined to cellulose binding domain 3 (CBM3), and an endo-1,4-beta-xylanase (GH11), respectively. Further transcriptomic experiments would be considered to accomplish optimization strategies for biofuel production from lignocellulosic biomass.Se aislaron cepas de bacterias provenientes de tres tipos de muestras: agua fresca, cebos enriquecidos in situ y ex situ. Se prepararon diluciones seriadas y el cultivo fue a 50 °C usando un medio Salino-Basal. Las cepas aisladas fueron tamizadas para las actividades endoglucanasa y xilanasa con métodos cualitativos (Rojo Congo) y cuantitativos (DNS). Se usó el análisis molecular 16S rDNA para la identificación taxonómica. Se aislaron 31 cepas, de las cuales 14 mostraron actividades hidrolíticas y pertenecían a Bacillus subtilis y Bacillus licheniformis. Además, B. subtilis DCH4 mostró la mayor actividad endoglucanasa a 45 °C y pH 5, y xilanasa a 55 °C y pH 6. Entonces, DCH4 se cultivó por fermentación sumergida con dos medios diferentes suplementado con bagazo de caña de azúcar, paja de trigo o tallo de quinua para evaluar su capacidad de sacarificación. También, se exploraron los genes de xilanasa y celulasa mediante cebadores específicos; los amplicones obtenidos fueron secuenciados y analizados. Se encontró que los extractos enzimáticos de DCH4 preparados con bagazo de caña o tallos de quinua mostraron las actividades endoglucanasa y xilanasa más elevadas. De acuerdo a los análisis moleculares de los genes involucrados en el proceso hidrolítico, las actividades de endoglunacasa y xilanasa exhibidas por DCH4 podrían atribuirse a una celulasa bifuncional conformada por una endo-beta-1,4-glucanasa (GH5) unida al dominio celulosa 3 (CBM3), y una endo-1,4-beta-xilanasa (GH11), respectivamente. Posteriores experimentos transcriptómicos podrían ser considerados para lograr estrategias de optimización para la producción de biocombustibles a partir de biomasa lignocelulósica

In vitro multiplication and somatic embryogenesis of Perezia pinnatifida (Asteraceae) medicinal Andean plant

Se presentan los procedimientos para la propagación in vitro de Perezia pinnatifida (Humb. & Bonpl.) Wedd., conocida como “valeriana”. Se utilizaron las metodologías de multiplicación de brotes y embriogénesis somática indirecta. El medio de cultivo basal para todas las etapas fue Murashige y Skoog a mitad de sales, suplementado con sacarosa 2.0%, phytagel 0.3% y pH 5.67; y fue usado con o sin fitohormonas en los diferentes tratamientos. Los suplementos hormonales fueron: para la multiplicación de brotes BAP 1.0 mg.L-1 + ANA 0.01 mg.L-1 ó BAP 1.0 mg.L-1; para la inducción de callos embriogénicos ANA ó 2,4-D (1.0 mg.L-1 y 2.0 mg.L-1); y para la germinación de embriones BAP (0.5 y 1.0 mg.L-1) o BAP 0.5 mg.L-1 + ANA 0.05mg.L-1. El mayor número de brotes se obtuvo el medio suplementado con BAP 1.0 mg.L-1. En la embriogénesis somática, ANA a 1.0 mg.L-1 indujo mayor área de callos embriogénicos, y BAP a 0.5 mg.L-1 permitió mayor germinación de los embriones somáticos.This work inform on in vitro propagation of the "valeriana" Perezia pinnatifida (Humb. & Bonpl.) Wedd. Shoot multiplication and indirect somatic embryogenesis methodologies were performed. The basal culture medium for all stages was Murashige and Skoog, middle of salts supplemented with 2.0% sucrose, 0.3% phytagel and pH 5.67; the treatments were prepared with or without phytohormones. The hormonal supplements for the shoot multiplication were: BAP 1.0 mg.L-1 + ANA 0.01 mg.L-1, and BAP 1.0 mg.L-1; for embryogenic callus induction were: ANA or 2,4-D (1.0 mg.L-1 and 2.0 mg.L-1); and for the embryo germination were: BAP (0.5 and 1.0 mg.L-1) or BAP 0.5mg.L-1 + ANA 0.05mg.L-1. BAP 1.0 mg.L-1 produced the higher number buds. For somatic embryogenesis, ANA 1.0 mg.L-1 induced a greater area of embryogenic callus, and BAP 0.5 mg.L-1 allowed major germination of the somatic embryos

Microorganismos tolerantes a metales pesados del pasivo minero Santa Rosa, Jangas (Perú)

In this work, we studied the degree of tolerance to heavy metals of fungi and bacteria isolated from soils with and without rhizosphere, in order to know its potential for applications in bioremediation. The samples came from Santa Rosa de Jangas mining liability. The fungi and bacterial strains were taxonomically identified by ITS region and 16S rDNA analysis, respectively. Heavy metal tolerance indices were calculate using salt medium supplemented with 1mM of lead (II), cupper (II), nickel (II) or zinc (II); and 0.1 mM of silver (I), chromium(VI) or cadmium (II). It was isolated 23 fungi and 18 bacteria strains. The fungi with better tolerance indices were Fusarium temperatum CTLM05 (Pb+2), Fusarium temperatum CTLM08 (Zn+2), Fusarium oxysporum CTLM18 (Ni+2 and Cd+2), Fusarium oxysporum CTLM12 (Ag+1), Fusarium inflexum CTLM22 (Cu+2), and Penicillium vanluykii CTLM11 (Cr+6). Likewise, the bacterial strains with better tolerance indices were Bacillus licheniformis SSR18 (Cd+2, Ni+2 and Zn+2), Bacillus subtilis SSR3 (Pb+2), Serratia sp. SSR15 (Cu+2), Serratia sp. SSR13 (Ag+1) and Bacillus cereus SSR01 (Cr+6). Too, it was found that fungi showed better tolerance indices than bacterial strains. Finally, the soil from Santa Rosa waste mine have an interesting microflora, probably with mechanisms for their adaptation, growth, and development were heavy metals are present and they could be useful to perform biotechnology and bioremediation processes.En el presente trabajo estudiamos el grado de tolerancia a metales pesados de hongos y bacterias aisladas de suelos con y sin rizósfera, con el propósito de conocer su potencial para aplicaciones en biorremediación. Las muestras procedían del pasivo minero de Santa Rosa de Jangas. Los hongos y bacterias aislados fueron identificados taxonómicamente mediante el análisis de la región ITS y 16S ADNr, respectivamente. El índice de tolerancia a metales pesados se calculó usando medio salino suplementado con 1 mM a plomo (II), cobre (II), niquel (II) o zinc (II), y 0.1 mM a plata (I), cromo (VI) o cadmio (II). En total se aislaron 23 hongos y 18 bacterias. Las cepas de hongos con mejores índices de tolerancia fueron: Fusarium temperatum CTLM05 (Pb+2), F. temperatum CTLM08 (Zn+2), F. oxysporum CTLM18 (Ni+2 y Cd+2), F. oxysporum CTLM12 (Ag+1), F. inflexumCTLM22 (Cu+2) y Penicillium vanluykii CTLM11 (Cr+6). Las cepas de bacterias con mayores índices de tolerancia fueron Bacillus licheniformis SSR18 (Cd+2, Ni+2 y Zn+2), B. subtilis SSR3 (Pb+2), Serratia sp. SSR15 (Cu+2), Serratia sp. SSR13 (Ag+1) y B. cereus SSR01 (Cr+6). También se encontró que los hongos mostraron mejores índices de tolerancia que las bacterias. Finalmente, los suelos del pasivo ambiental minero de Santa Rosa de Jangas poseen una microflora interesante, probablemente con mecanismos para su adaptación, crecimiento y desarrollo sobre metales pesados y pueden ser de utilidad para el desarrollo de procesos biotecnológicos y biorremediación

Technological potential of native lactic acid bacteria isolated from Swiss-type artisanal cheese (Ancash, Peru) for their application in food

Swiss-type artisanal cheese is highly appreciated sensorially, its flavor is often associated with the lactic acid bacteria involved in its production, which in many cases are indigenous. Three artisanal Swiss-type cheeses of greatest preference in the market of Huaraz (Ancash) were selected. The main LAB were isolated and identified and their safety properties and technological potential for their application in new cheeses were verified in vitro and evaluated by consumers. Eleven strains were confirmed as LAB by Gram-positive and catalase-negative biochemical tests; according to 16S rDNA, seven strains belonged to Lacticaseibacillus paracasei (KQ3, EQ1, CQ1, YQ1, LQ2, GQ2 and TQ1), three strains to Lentilactobacillus parabuchneri (BQ2, OQ2 and RQ3), and one to Lactiplantibacillus sp. (QQ3). In safety assays, LAB did not exhibit gelatinase or hemolytic activities. In addition, L. paracasei KQ3, GQ2 and L. parabuchneri BQ2 effectively inhibited pathogens such as S. aureus, E. coli and L. monocytogenes. Antibiotic susceptibility was variable among strains. L. paracasei CQ1, EQ1, KQ3, TQ1 and Lactiplantibacillus sp. QQ3 showed high milk acidification capacity (0.16-1.44%) and reduced pH from 6.6 to 3.5 after 72 h of incubation. L. paracasei CQ1, Lactiplantibacillus sp. QQ3 and L. paracasei KQ3 showed the highest casein degradation zones (20.8-11.5 mm). All strains showed lipolytic activity, with Lactiplantibacillus sp. QQ3, L. paracasei CQ1 and L. parabuchneri BQ2 standing out with halos of 30.8-36.3 mm. Lactiplantibacillus sp. QQ3 and L. paracasei TQ1 showed ability to produce diacetyl. The best strains were tested in cheese production where L. paracasei CQ1 showed the best sensory qualities. Finally, the native BAL strains showed a high potential for the production of natural, safe and sensorially acceptable dairy products

Diversidad de bacterias termotolerantes celulolíticas y xilanolíticas aisladas de fuentes termales del Callejón de Huaylas

The high demand of energy has increased interest in the use of lignocellulosic biomass to produce biofuel, wherein thermophilic and thermostable hydrolytic enzymes play an important rol. In this context, the aim of this investigation was to isolate and select thermotolerant cellulolytic and xylanolytic bacteria from Chancos, Olleros and Huancarhuaz hot springs located in the Callejon de Huaylas, Ancash - Peru. Isolation of bacteria was performent using fresh samples, ex situ enrichment and in situ baiting, in basal salt medium at 50°C and pH 6,5. The selection was performed by staining Congo Red on culture plates supplemented carboxymethyl cellulose (CMC) or xylan. For taxonomic identification 16S rDNA gen was used. Endoglucanase, total cellulase and xylanase activities were quantified in selected strains. Some crude enzyme extracts that shown the best results were tested to determinated optimum temperature, optimum pH, and thermal stability. It was isolated 62 bacterial strains and 29 showed hydrolysis halo on CMC and xylan plates. The 16S rDNA gene analysis determined that the selected strains correspond to Bacillus licheniformis, B. subtilis and Cohnella laeviribosi. The highest cellulase and xylanase activities were obtained to B. subtilis DCH4, B. subtilis DO6, B. licheniformis EPO2 and C. laevibosi EHB4. Subsequent assays in these strains showed endoglucanase activity optimum betwee n 45-60°C and 5-6 of pH. The xylanase activity optimum was obtained at 55-65°C and pH 6-7. Fifty percent of the endoglucanase activity of C. laevibosi EHB4 after incubation at 80 ° C for 1 hour is maintained, a similar result was obtained in the xylanase activity of B. licheniformis EPO2. It was been demostrated the presence of cellulolytic and xylanolytic thermotolerant bacteria in Chancos, Olleros and Huancarhuaz hot springs. C. laevibosi EHB4 and B. licheniformis EPO2 may contribute to the development of lignocellulosic biomass bioconversion process. Keywords: Thermotoleran, hot spring, cellulases, xylanases, Bacillus, Cohnella.TesisLa elevada demanda de energía ha aumentado el interés en el uso de biomasa lignocelulósica para la producción de biocombustibles, en el cual las enzimas hidrolíticas termófilas y termoestables juegan un rol importante. En este contexto, el objetivo de la presente investigación fue aislar y seleccionar bacterias termotolerantes celulolíticas y xilanolíticas de las fuente termales Chancos, Olleros y Huancarhuaz, ubicados en el Callejón de Huaylas, Ancash – Perú. El aislamiento de las bacterias se hizo a partir de muestras frescas, enriquecidos ex situ y enriquecidos mediante cebos dejados in situ; se usó medio basal salino (MBS), 50°C y 6,5 de pH. La selección se realizó mediante la coloración con Rojo Congo sobre placas de cultivo suplementados con carboximetil celulosa (CMC) o xilano. Para la identificación taxonómica se analizó el gen 16S rDNA. Se cuantificó la actividad endoglucanasa, celulasa total y xilanasa de las cepas seleccionadas. A los extractos enzimáticos con los mejores resultados se les determinó la temperatura óptima, pH óptimo, y la estabilidad térmica. Se aislaron 62 cepas de bacterias, de las cuales 29 mostraron halos de hidrólisis en CMC y xilano. Mediante el análisis del gen 16S rDNA se encontró que las cepas seleccionadas correspondían a Bacillus licheniformis, B. subtilis y Cohnella laeviribosi. La mayor actividad de celulasa y xilanasa se obtuvo en B. subtilis DCH4, B. subtilis DO6, B. licheniformis EPO2 y C. laevibosi EHB4. Ensayos posteriores en estas cepas mostraron actividades endoglucanasas óptimas entre 45-60°C y pH entre 5-6. Las actividades xilanasas óptimas se obtuvieron entre 55-65°C y pH entre 6-7. El 50% de la actividad endoglucanasa de C. laevibosi EHB4 se mantuvo después de una incubación a 80°C por 1 hora, resultado similar se obtuvo en la actividad xilanasa de B. licheniformis EPO2. Se ha demostrado la presencia de bacterias termotolerantes celulolíticas y xilanolíticas en las fuentes termales de Chancos, Olleros y Huancarhuaz. Las cepas C. laevibosi EHB4 y B. licheniformis EPO2 podrían ser utilizadas en el desarrollo de procesos de bioconversión de biomasa lignocelulolítica