Isolation and identification of native microalgae for biodiesel production

La demande croissante en carburants, ainsi que les changements climatiques dus au réchauffement planétaire poussent le monde entier à chercher des sources d’énergie capables de produire des combustibles alternatifs aux combustibles fossiles. Durant les dernières années, plusieurs sources potentielles ont été identifiées, les premières à être considérées sont les plantes oléagineuses comme source de biocarburant, cependant l’utilisation de végétaux ou d’huiles végétales ayant un lien avec l’alimentation humaine peut engendrer une hausse des prix des denrées alimentaires, sans oublier les questions éthiques qui s’imposent. De plus, l'usage des huiles non comestibles comme sources de biocarburants, comme l’huile de jatropha, de graines de tabac ou de jojoba, révèle un problème de manque de terre arable ce qui oblige à réduire les terres cultivables de l'industrie agricole et alimentaire au profit des cultures non comestibles. Dans ce contexte, l'utilisation de microorganismes aquatiques, tels que les microalgues comme substrats pour la production de biocarburant semble être une meilleure solution. Les microalgues sont faciles à cultiver et peuvent croitre avec peu ou pas d'entretien. Elles peuvent ainsi se développer dans des eaux douces, saumâtres ou salées de même que dans les terres non cultivables. Le rendement en lipide peut être largement supérieur aux autres sources de biocarburant potentiel, sans oublier qu’elles ne sont pas comestibles et sans aucun impact sur l'industrie alimentaire. De plus, la culture intensive de microalgues pour la production de biodiesel pourrait également jouer un rôle important dans l'atténuation des émissions de CO2. Dans le cache de ce travail, nous avons isolé et identifié morphologiquement des espèces de microalgues natives du Québec, pour ensuite examiner et mesurer leur potentiel de production de lipides (biodiesel). L’échantillonnage fut réalisé dans trois régions différentes du Québec: la région de Montréal, la gaspésie et le nord du Québec, et dans des eaux douces, saumâtres ou salées. Cent souches ont été isolées à partir de la région de Montréal, caractérisées et sélectionnées selon la teneur en lipides et leur élimination des nutriments dans les eaux usées à des températures différentes (10 ± 2°C et 22 ± 2°C). Les espèces ayant une production potentiellement élevée en lipides ont été sélectionnées. L’utilisation des eaux usées, comme milieu de culture, diminue le coût de production du biocarburant et sert en même temps d'outil pour le traitement des eaux usées. Nous avons comparé la biomasse et le rendement en lipides des souches cultivées dans une eau usée par apport à ceux dans un milieu synthétique, pour finalement identifié un certain nombre d'isolats ayant montré une bonne croissance à 10°C, voir une teneur élevée en lipides (allant de 20% à 45% du poids sec) ou une grande capacité d'élimination de nutriment (>97% d'élimination). De plus, nous avons caractérisé l'une des souches intéressantes ayant montré une production en lipides et une biomasse élevée, soit la microalgue Chlorella sp. PCH90. Isolée au Québec, sa phylogénie moléculaire a été établie et les études sur la production de lipides en fonction de la concentration initiale de nitrate, phosphate et chlorure de sodium ont été réalisées en utilisant de la méthodologie des surfaces de réponse. Dans les conditions appropriées, cette microalgue pourrait produire jusqu'à 36% de lipides et croitre à la fois dans un milieu synthétique et un milieu issu d'un flux secondaire de traitement des eaux usées, et cela à 22°C ou 10°C. Ainsi, on peut conclure que cette souche est prometteuse pour poursuivre le développement en tant que productrice potentielle de biocarburants dans des conditions climatiques locales.

High-amylose carboxymethyl starch matrices for oral sustained drug-release : in vitro and in vivo evaluation

Les amidons non modifiées et modifiés représentent un groupe d’excipients biodégradables et abondants particulièrement intéressant. Ils ont été largement utilisés en tant qu’excipients à des fins diverses dans des formulations de comprimés, tels que liants et/ou agents de délitement. Le carboxyméthylamidon sodique à haute teneur en amylose atomisé (SD HASCA) a été récemment proposé comme un excipient hydrophile à libération prolongée innovant dans les formes posologiques orales solides. Le carboxyméthylamidon sodique à haute teneur en amylose amorphe (HASCA) a d'abord été produit par l'éthérification de l'amidon de maïs à haute teneur en amylose avec le chloroacétate. HASCA a été par la suite séché par atomisation pour obtenir le SD HASCA. Ce nouvel excipient a montré des propriétés présentant certains avantages dans la production de formes galéniques à libération prolongée. Les comprimés matriciels produits à partir de SD HASCA sont peu coûteux, simples à formuler et faciles à produire par compression directe. Le principal objectif de cette recherche était de poursuivre le développement et l'optimisation des comprimés matriciels utilisant SD HASCA comme excipient pour des formulations orales à libération prolongée. A cet effet, des tests de dissolution simulant les conditions physiologiques du tractus gastro-intestinal les plus pertinentes, en tenant compte de la nature du polymère à l’étude, ont été utilisés pour évaluer les caractéristiques à libération prolongée et démontrer la performance des formulations SD HASCA. Une étude clinique exploratoire a également été réalisée pour évaluer les propriétés de libération prolongée de cette nouvelle forme galénique dans le tractus gastro-intestinal. Le premier article présenté dans cette thèse a évalué les propriétés de libération prolongée et l'intégrité physique de formulations contenant un mélange comprimé de principe actif, de chlorure de sodium et de SD HASCA, dans des milieux de dissolution biologiquement pertinentes. L'influence de différentes valeurs de pH acide et de temps de séjour dans le milieu acide a été étudiée. Le profil de libération prolongée du principe actif à partir d'une formulation de SD HASCA optimisée n'a pas été significativement affecté ni par la valeur de pH acide ni par le temps de séjour dans le milieu acide. Ces résultats suggèrent une influence limitée de la variabilité intra et interindividuelle du pH gastrique sur la cinétique de libération à partir de matrices de SD HASCA. De plus, la formulation optimisée a gardé son intégrité pendant toute la durée des tests de dissolution. L’étude in vivo exploratoire a démontré une absorption prolongée du principe actif après administration orale des comprimés matriciels de SD HASCA et a montré que les comprimés ne se sont pas désintégrés en passant par l'estomac et qu’ils ont résisté à l’hydrolyse par les α-amylases dans l'intestin. Le deuxième article présente le développement de comprimés SD HASCA pour une administration orale une fois par jour et deux fois par jour contenant du chlorhydrate de tramadol (100 mg et 200 mg). Ces formulations à libération prolongée ont présenté des valeurs de dureté élevées sans nécessiter l'ajout de liants, ce qui facilite la production et la manipulation des comprimés au niveau industriel. La force de compression appliquée pour produire les comprimés n'a pas d'incidence significative sur les profils de libération du principe actif. Le temps de libération totale à partir de comprimés SD HASCA a augmenté de manière significative avec le poids du comprimé et peut, de ce fait, être utilisé pour moduler le temps de libération à partir de ces formulations. Lorsque les comprimés ont été exposés à un gradient de pH et à un milieu à 40% d'éthanol, un gel très rigide s’est formé progressivement sur leur surface amenant à la libération prolongée du principe actif. Ces propriétés ont indiqué que SD HASCA est un excipient robuste pour la production de formes galéniques orales à libération prolongée, pouvant réduire la probabilité d’une libération massive de principe actif et, en conséquence, des effets secondaires, même dans le cas de co-administration avec une forte dose d'alcool. Le troisième article a étudié l'effet de α-amylase sur la libération de principe actif à partir de comprimés SD HASCA contenant de l’acétaminophène et du chlorhydrate de tramadol qui ont été développés dans les premières étapes de cette recherche (Acetaminophen SR et Tramadol SR). La modélisation mathématique a montré qu'une augmentation de la concentration d’α-amylase a entraîné une augmentation de l'érosion de polymère par rapport à la diffusion de principe actif comme étant le principal mécanisme contrôlant la libération de principe actif, pour les deux formulations et les deux temps de résidence en milieu acide. Cependant, même si le mécanisme de libération peut être affecté, des concentrations d’α-amylase allant de 0 UI/L à 20000 UI/L n'ont pas eu d'incidence significative sur les profils de libération prolongée à partir de comprimés SD HASCA, indépendamment de la durée de séjour en milieu acide, le principe actif utilisé, la teneur en polymère et la différente composition de chaque formulation. Le travail présenté dans cette thèse démontre clairement l'utilité de SD HASCA en tant qu'un excipient à libération prolongée efficace.

Polyphosphate Accumulation by Marine Bacteria

Phosphate (Pi) is one among the most important essential residues in maintenance and inheritance of life, with far diverse physiological role as structural, functional and energy transduction. Phosphate accumulation in wastewaters containing run off of fertilizers and industrial discharges is a global problem that results in algal blooms in bays, lakes and waterways. Currently available methods for removing phosphates from wastewater are based primarily on polyP accumulation by the activated sludge bacteria. PolyP plays a critical role in several environmental and biotechnological problems. Possible relation of interaction between polyP accumulation phenomenon, the low biomass, low Pi uptake, and varying results obtained in response to the impact of sodium chloride, pH, temperature, various inorganic salts and additional carbon sources studied, are all intriguing observations in the present investigation. The results of the present study have evidenced very clearly the scope for potential strains of bacteria from both sea water and marine sediments which could be exploited both for Pi removal in wastewater released by industries and intensive aquaculture practices in to the aquatic environment as well as to harness the potential strains for industrial production of polyP which was wide range of applications.

Optimization of carbon and nitrogen sources and growth factors for the production of an aquaculture probiotic (Pseudomonas MCCB 103) using response surface methodology

Aim: To develop a new medium for enhanced production of biomass of an aquaculture probiotic Pseudomonas MCCB 103 and its antagonistic phenazine compound, pyocyanin. Methods and Results: Carbon and nitrogen sources and growth factors, such as amino acids and vitamins, were screened initially in a mineral medium for the biomass and antagonistic compound of Pseudomonas MCCB 103. The selected ingredients were further optimized using a full-factorial central composite design of the response surface methodology. The medium optimized as per the model for biomass contained mannitol (20 g l)1), glycerol (20 g l)1), sodium chloride (5 g l)1), urea (3Æ3 g l)1) and mineral salts solution (20 ml l)1), and the one optimized for the antagonistic compound contained mannitol (2 g l)1), glycerol (20 g l)1), sodium chloride (5Æ1 g l)1), urea (3Æ6 g l)1) and mineral salts solution (20 ml l)1). Subsequently, the model was validated experimentally with a biomass increase by 19% and fivefold increase of the antagonistic compound. Conclusion: Significant increase in the biomass and antagonistic compound production could be obtained in the new media. Significance and Impact of the Study: Media formulation and optimization are the primary steps involved in bioprocess technology, an attempt not made so far in the production of aquaculture probiotics.

Studies on the Microbial spoilage of Penaeus indicus

The aim of the present investigation is to build up the knowledge on the role of commensal bacteria present on the prawns during storage at various temperatures. The study Evaluates the nature of spoilage of prawns during storage at three different temperatures (28:2OC, 4°C and -18°C) by organoleptic assessment, accumulation of trim ethylamine, ammonia content, changes in the flesh pH and total heterotrophic bacterial population at various time intervals and to find out the changes in the proximate composition (protein, carbohydrate, lipid, ash and moisture) of the prawns during storage at various temperatures by estimating the contents at different time intervals along with spoilage assessment. The researcher studies the occurrence and role of various bacterial genera which form the component of spoilage flora during storage and determines the distribution of various hydrolytic enzyme producing bacteria by evaluating their ability to produce enzymes such as caseinase, gelatinase, amylase, lipase and urease. to assess the spoilage potential of the bacteria by testing their ability to reduce trimethylamine oxide (TMAO) to trimethylamine (TMA) and to produce odour in flesh broth and halos in flesh agar media.The researcher also gives stress on the growth kinetics of selected potential spoilers by growing_them in different media and to assess the effect of sodium chloride concentrations, temperature and pH on their growth, survival and. generation time.

Studies on the effect of the organophosphorus pesticide Eka(Rlu) x EC 25 on the bacterial flora of Villorita cyprinoides var. cochinensis (Han1ey)

The thesis is Studies on the Effect or the Obganophosphorus Pesticide Ekalux(R) EC 25 on the Bacterial Flora or Villorita Cyprinoides Var.Cochinensis (Hanley). For the present investigation, the black clam Villorita gyprinoides var. cochinensis (Hanley), a most common clam genus present in this estuarine system has been selected as test organaism and Ekalux (R) EC 25 as toxicant. The aspects dealt with are 1. Total heterotrophic bacterial population, 2. Generic composition, 3. Hydrolytic enzyme producing bacteria, 4. Antibiotic resistance, 5. Heavy metal resistance, 6. The effect of pesticide concentration on the growth of the bacteria and 7. Effect of temperature, pH and sodium chloride on the growth and phosphate release of selected isolates.The samples for the experiment were collected from the Vembanad Lake, near Kumbalam Island during the period of September 1985 to May '86. The THB of the estuarine water and clams contained 6.5 x I04/ml and 2.975 x l06/g respectively, immediately after collection. Untreated water and clam samples showed enormous increase in THB from 0 hr population. The treated samples (water and clams) contained higher THB than 0 hr. In general, THB was observed to increase tremendously in the samples treated with pesticide when compared to their native flora. With reference to various concentrations of pesticides, THB recorded an increase with increase of concentration in water and clam samples.

Optimization of carbon and nitrogen sources and growth factors for the production of an aquaculture probiotic (Pseudomonas MCCB 103) using response surface methodology

Aim: To develop a new medium for enhanced production of biomass of an aquaculture probiotic Pseudomonas MCCB 103 and its antagonistic phenazine compound, pyocyanin. Methods and Results: Carbon and nitrogen sources and growth factors, such as amino acids and vitamins, were screened initially in a mineral medium for the biomass and antagonistic compound of Pseudomonas MCCB 103. The selected ingredients were further optimized using a full-factorial central composite design of the response surface methodology. The medium optimized as per the model for biomass contained mannitol (20 g l)1), glycerol (20 g l)1), sodium chloride (5 g l)1), urea (3Æ3 g l)1) and mineral salts solution (20 ml l)1), and the one optimized for the antagonistic compound contained mannitol (2 g l)1), glycerol (20 g l)1), sodium chloride (5Æ1 g l)1), urea (3Æ6 g l)1) and mineral salts solution (20 ml l)1). Subsequently, the model was validated experimentally with a biomass increase by 19% and fivefold increase of the antagonistic compound. Conclusion: Significant increase in the biomass and antagonistic compound production could be obtained in the new media. Significance and Impact of the Study: Media formulation and optimization are the primary steps involved in bioprocess technology, an attempt not made so far in the production of aquaculture probiotics

Optimization of medium for the production of a novel aquaculture probiotic, Micrococcus MCCB 104 using central composite design

A marine isolate of jáÅêçÅçÅÅìë MCCB 104 has been identified as an aquaculture probiotic antagonistic to sáÄêáç. In the present study different carbon and nitrogen sources and growth factors in a mineral base medium were optimized for enhanced biomass production and antagonistic activity against the target pathogen, sáÄêáç=Ü~êîÉóá, following response surface methodology (RSM). Accordingly the minimum and maximum limits of the selected variables were determined and a set of fifty experiments programmed employing central composite design (CCD) of RSM for the final optimization. The response surface plots of biomass showed similar pattern with that of antagonistic activity, which indicated a strong correlation between the biomass and antagonism. The optimum concentration of the carbon sources, nitrogen sources, and growth factors for both biomass and antagonistic activity were glucose (17.4 g/L), lactose (17 g/L), sodium chloride (16.9 g/L), ammonium chloride (3.3 g/L), and mineral salts solution (18.3 mL/L). © KSBB

Banana waste as substrate for a-amylase production by Bacillus subtilis (CBTK 106) under solid-state fermentation

Bacillus subtilis CBTK 106, isolated from banana wastes, produced high titres of a-amylase when banana fruit stalk was used as substrate in a solid-state fermentation system. The e¤ects of initial moisture content, particle size, cooking time and temperature, pH, incubation temperature, additional nutrients, inoculum size and incubation period on the production of a- amylase were characterised. A maximum yield of 5 345 000 U mg~1 min~1 was recorded when pretreated banana fruit stalk (autoclaved at 121 ¡C for 60 min) was used as substrate with 70% initial moisture content, 400 lm particle size, an initial pH of 7.0, a temperature of 35 ¡C, and additional nutrients (ammonium sulphate/sodium nitrate at 1.0%, beef extract/peptone at 0.5%, glucose/sucrose/starch/maltose at 0.1% and potassium chloride/sodium chloride at 1.0%) in the medium, with an inoculum-to-substrate ratio of 10% (v/w) for 24 h. The enzyme yield was 2.65-fold higher with banana fruit stalk medium compared to wheat bran

Extracellular production of L-glutaminase by alkalophilic Beauveria bassiana BTMF S10 isolated from marine sediment

Beauveria sp. BTMF S10 isolated from marine sediment produced extracellular L-glutaminase. Maximal L- glutaminase yield (46.9 U/ml) was obtained in a medium supplemented with 1% (w/v) yeast extract and sorbitol, 9% (w/v) sodium chloride and 0.2% (w/v) methionine, initial pH 9.0 and at 27 °C after 108 h. This enzyme was inducible and growth-associated.

Propyl Gallate Synthesis Using Acidophilic Tannase and Simultaneous Production of Tannase and Gallic Acid by Marine Aspergillus awamori BTMFW032

Marine Aspergillus awamori BTMFW032, recently reported by us, produce acidophilic tannase as extracellular enzyme. Here, we report the application of this enzyme for synthesis of propyl gallate by direct transesterification of tannic acid and in tea cream solubilisation besides the simultaneous production of gallic acid along with tannase under submerged fermentation by this fungus. This acidophilic tannase enabled synthesis of propyl gallate by direct transesterification of tannic acid using propanol as organic reaction media under low water conditions. The identity of the product was confirmed with thin layer chromatography and Fourier transform infrared spectroscopy. It was noted that 699 U/ml of enzyme could give 60% solubilisation of tea cream within 1 h. Enzyme production medium was optimized adopting Box–Behnken design for simultaneous synthesis of tannase and gallic acid. Process variables including tannic acid, sodium chloride, ferrous sulphate, dipotassium hydrogen phosphate, incubation period and agitation were recognized as the critical factors that influenced tannase and gallic acid production. The model obtained predicted 4,824.61 U/ml of tannase and 136.206 μg/ml gallic acid after 48 h of incubation, whereas optimized medium supported 5,085 U/ml tannase and 372.6 μg/ml of gallic acid production after 36 and 84 h of incubation, respectively, with a 15-fold increase in both enzyme and gallic acid production. Results indicated scope for utilization of this acidophilic tannase for transesterification of tannic acid into propyl gallate, tea cream solubilisation and simultaneous production of gallic acid along with tannase

Soluciones hipertónicas en trauma craneoencefálico: revisión sistemática de la literatura

El traumatismo craneoencefálico, es la epidemia silenciosa de nuestra época, que genera gastos en salud, en países como Estados Unidos, cercanos a los 60 billones de dólares anuales, y cerca de 400 billones en rehabilitación de los discapacitados. El pilar del manejo médico del trauma craneoencefálico moderado o severo, es la osmoterapia, principalmente con sustancias como el manitol y las soluciones hipertónicas. Se realizó la revisión de 14 bases de datos, encontrando 4657754 artículos, quedando al final 40 artículos después de un análisis exhaustivo, que se relacionaban con el manejo de la hipertensión endocraneana y terapia osmótica. Resultados: Se compararon diferentes estudios, encontrando gran variabilidad estos, sin homogenización en los análisis estadísticos, y la poca rigurosidad no permitieron, la recolección de datos y la comparación entre los diferentes estudios, no permitió realizar el meta-análisis y por esto se decidió la realización de una revisión sistemática de la literatura. Se evidenció principalmente tres cosas: la primera es la poca rigurosidad con la que se realizan los estudios clínicos; la segunda, es que aún falta mucha más investigación principalmente, la presencia de estudios clínicos aleatorizados multicéntricos, que logren dar una sólida evidencia y que genere validez científica que se requiere, a pesar de la evidencia clara en la práctica clínica; la tercera es la seguridad para su uso, con poca presencia de complicaciones para las soluciones salinas hipertónicas.

Why is Chitosan Mucoadhesive?

Chitosan is a biocompatible and biodegradable amino polysaccharide, which is soluble in aqueous solutions at pH < 6.5. It has been widely used for developing drug delivery systems because of its excellent mucoadhesive properties. Although many studies report on chitosan being mucoadhesive, the nature of interactions between chitosan and mucin remains poorly defined. Here, we have examined the role of primary amino groups and the role of electrostatic attraction, hydrogen bonding, and hydrophobic effects on aggregation of gastric mucin in the presence of chitosan. Reducing the number of amino groups through their half acetylation results in expansion of chitosan’s pH-solubility window up to pH 7.4 but also reduces its capacity to aggregate mucin. We demonstrated that electrostatic attraction forces between chitosan and gastric mucin can be suppressed in the presence of 0.2 mol/L sodium chloride; however, this does not prevent the aggregation of mucin particles in the presence of this biopolymer. The presence of 8 mol/L urea or 10% v/v ethanol in solutions also affects mucin aggregation in the presence of chitosan, demonstrating the role of hydrogen bonding and hydrophobic effects, respectively, in mucoadhesion.

Cell and nuclear degradation in sweetpotato [Ipomoea batatas (L.) Lam.] root meristems following exposure to salinity

Sodium chloride-induced cell and nuclear degradation in the root meristems of sweetpotato [Ipomoea batatas (L.) Lam.] were determined using fluorescent microscopy and flow cytometry analysis. Two sweetpotato cultivars were grown in liquid Murashige and Skoog medium and subjected to 0 mM and 500 mM NaCl, with or without 15 mM CaCl2, for periods up to 24 h. Changes to the nuclei of root meristematic cells showed a similar pattern of damage to the nuclei using both fluorescent microscopy and flow cytometry analysis. Damage occurring after only a few hours was followed by nuclear degradation at 24 h. Flow cytometry histograms showed a reduction in G1 and G2 nuclei and an increase in degraded nuclei in NaCl-stressed roots. Salinity-induced nuclear degradation was alleviated by the addition of CaCl2.

Effect of chymosin reduction and salt substitution on the properties of white salted cheese

A whey salts mixture was used as a partial substitute for sodium chloride to provide a modified Na:K ratio (1:3.4) in the manufacture of white salted cheese using ultrafiltration. Reduction of chymosin addition from 20 to 8 mu L kg(-1) of cheese was also investigated. Variation of salt and chymosin levels did not result in any significant differences in composition and physicochemical properties. The rates of proteolysis in terms of water-soluble nitrogen (WSN) and nitrogen soluble in 12% trichloroacetic acid (TCA-SN) were affected by chymosin levels but not by salt treatment. Urea-PAGE electrophoretic analysis of caseins from the cheeses manufactured using three levels of chymosin and two salt types showed that the hydrolysis of alpha(s1)-casein was higher than for beta-caseins but the differences between the cheeses were not significant (P > 0.05). The chymosin level did not have a significant effect (P > 0.05) on hardness and fracturability, suggesting that any variation in hardness due to the initial hydrolysis was being confounded by other variables. Cheeses including the whey salts product were harder and more fracturable (P < 0.01) than the cheese treated with NaCl only. Both hardness and fracturability values decreased (P < 0.05) over the maturation period. The scores for bitterness were low; neither the effects of salt nor chymosin levels were significant (P > 0.05). (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.