Engineering design of a bioprocess for the production of natural red colourants by submerged fermentation of the thermophilic fungus Penicillium purpurogenum GH2

The development of a new bioprocess requires several steps from initial concept to a practical and feasible application. Industrial applications of fungal pigments will depend on: (i) safety of consumption, (ii) stability of the pigments to the food processing conditions required by the products where they will be incorporated and (iii) high production yields so that production costs are reasonable. Of these requirements the first involves the highest research costs and the practical application of this type of processes may face several hurdles until final regulatory approval as a new food ingredient. Therefore, before going through expensive research to have them accepted as new products, the process potential should be assessed early on, and this brings forward pigment stability studies and process optimisation goals. Only ingredients that are usable in economically feasible conditions should progress to regulatory approval. This thesis covers these two aspects, stability and process optimisation, for a potential new ingredient; natural red colour, produced by microbial fermentation. The main goal was to design, optimise and scale-up the production process of red pigments by Penicillium purpurogenum GH2. The approach followed to reach this objective was first to establish that pigments produced by Penicillium purpurogenum GH2 are sufficiently stable under different processing conditions (thermal and non-thermal) that can be found in food and textile industries. Once defined that pigments were stable enough, the work progressed towards process optimisation, aiming for the highest productivity using submerged fermentation as production culture. Optimum production conditions defined at flask scale were used to scale up the pigment production process to a pilot reactor scale. Finally, the potential applications of the pigments were assessed. Based on this sequence of specific targets, the thesis was structured in six parts, containing a total of nine chapters. Engineering design of a bioprocess for the production of natural red colourants by submerged fermentation of the thermophilic fungus Penicillium purpurogenum GH2.

Sistemas alternativos a los fungicidas químicos para el control de Penicillium digitatum (Pers.) Sacc. en limón

Argentina es el principal productor mundial de limones en el mundo y el 90 por ciento de esta producción se sitúa en la provincia de Tucumán. Las pérdidas económicas ocasionadas por las enfermedades de poscosecha representan uno de los principales problemas de la citricultura mundial, siendo el 80 por ciento atribuíbles a infecciones fúngicas. El moho verde causado por Penicillium digitatum (Pers.) Sacc. (PD), es la enfermedad de mayor incidencia y severidad durante la exportación de frutos de limón. Actualmente el control de estas enfermedades se realiza con el uso de fungicidas de síntesis química. Debido a las severas restricciones impuestas a estos productos, por regulaciones ambientales y de la salud, hay una fuerte necesidad de métodos alternativos de control. El objetivo de este trabajo de tesis fue evaluar alternativas de bajo impacto ambiental : bacterias lácticas, extractos vegetales, Serenade® (Bacillus subtilis QST 713) y bicarbonato de sodio; con actividad antifúngica directa o a través de la inducción de mecanismos de defensa, para el control de PD en condiciones in vitro e in vivo (frutos de limón). De un total de 33 cepas de bacterias lácticas evaluadas, se seleccionaron ocho con propiedades antifúngicas frente a PD. Se identificaron los metabolitos antifúngicos como ácidos orgánicos (ácido láctico, ácido acético y ácido fenil láctico) y se determinó la combinación óptima con mayor actividad inhibitoria. Los productos alternativos: extractos vegetales, Serenade® y bicarbonato de sodio, presentaron actividad antifúngica in vitro a PD con porcentajes de inhibición entre 2,1 - 16 por ciento. En los frutos de limón, los tratamientos alternativos no fueron efectivos por sí solos para controlar en forma directa la enfermedad. Estos tratamientos redujeron significativamente la severidad de la enfermedad, excepto el Serenade® cuando fue aplicado simultáneamente con el inóculo. Esta reducción fue más marcada cuando se dejaron transcurrir 18 h entre inoculación y aplicación de los tratamientos. El bicarbonato de sodio al 3 por ciento y en menor medida el Serenade® al 1 por ciento indujeron una respuesta de defensa de los frutos y controlaron la enfermedad en un 96,7 por ciento y 56,7 por ciento, respectivamente. En cromatografía de capa fina y fluorometría se detectó un aumento de la fitoalexina escoparona, sugiriendo que este efecto se produciría como resultado de la inducción de mecanismos de defensa, mientras que la umbeliferona no fue detectada. Estos resultados indican que los productos biológicos actuaron como una barrera al avance de la enfermedad, retrasando la severidad de la misma e induciendo de una respuesta de defensa en los frutos.

Sistemas alternativos a los fungicidas químicos para el control de Penicillium digitatum (Pers.)Sacc. en limón

Argentina es el principal productor mundial de limones en el mundo y el 90 por ciento de esta producción se sitúa en la provincia de Tucumán. Las pérdidas económicas ocasionadas por las enfermedades de poscosecha representan uno de los principales problemas de la citricultura mundial, siendo el 80 por ciento atribuíbles a infecciones fúngicas. El moho verde causado por Penicillium digitatum (Pers.)Sacc. (PD), es la enfermedad de mayor incidencia y severidad durante la exportación de frutos de limón. Actualmente el control de estas enfermedades se realiza con el uso de fungicidas de síntesis química. Debido a las severas restricciones impuestas a estos productos, por regulaciones ambientales y de la salud, hay una fuerte necesidad de métodos alternativos de control. El objetivo de este trabajo de tesis fue evaluar alternativas de bajo impacto ambiental : bacterias lácticas, extractos vegetales, Serenade® (Bacillus subtilis QST 713)y bicarbonato de sodio; con actividad antifúngica directa o a través de la inducción de mecanismos de defensa, para el control de PD en condiciones in vitro e in vivo (frutos de limón). De un total de 33 cepas de bacterias lácticas evaluadas, se seleccionaron ocho con propiedades antifúngicas frente a PD. Se identificaron los metabolitos antifúngicos como ácidos orgánicos (ácido láctico, ácido acético y ácido fenil láctico)y se determinó la combinación óptima con mayor actividad inhibitoria. Los productos alternativos: extractos vegetales, Serenade® y bicarbonato de sodio, presentaron actividad antifúngica in vitro a PD con porcentajes de inhibición entre 2,1 - 16 por ciento. En los frutos de limón, los tratamientos alternativos no fueron efectivos por sí solos para controlar en forma directa la enfermedad. Estos tratamientos redujeron significativamente la severidad de la enfermedad, excepto el Serenade® cuando fue aplicado simultáneamente con el inóculo. Esta reducción fue más marcada cuando se dejaron transcurrir 18 h entre inoculación y aplicación de los tratamientos. El bicarbonato de sodio al 3 por ciento y en menor medida el Serenade® al 1 por ciento indujeron una respuesta de defensa de los frutos y controlaron la enfermedad en un 96,7 por ciento y 56,7 por ciento, respectivamente. En cromatografía de capa fina y fluorometría se detectó un aumento de la fitoalexina escoparona, sugiriendo que este efecto se produciría como resultado de la inducción de mecanismos de defensa, mientras que la umbeliferona no fue detectada. Estos resultados indican que los productos biológicos actuaron como una barrera al avance de la enfermedad, retrasando la severidad de la misma e induciendo de una respuesta de defensa en los frutos.

Effect of habitat fragmentation on levels and patterns of genetic diversity in natural populations of the peat moss Polytrichum commune

Peat bogs represent unique ecosystems that are under particular threat from fragmentation due to peat harvesting, with only 38% of the original peatland in Europe remaining intact and unaffected by peat cutting, drainage and silviculture. In this study, we have used microsatellite markers to determine levels and patterns of genetic diversity in both cut and uncut natural populations of the peat moss Polytrichum commune. Overall diversity levels suggest that there is more genetic variation present than had previously been assumed for bryophytes. Despite this, diversity values from completely cut bogs were found to be lower than those from uncut peatlands (average 0.729 versus 0.880). In addition, the genetic diversity was more highly structured in the cut populations, further suggesting that genetic drift is already affecting genetic diversity in peat bogs subjected to fragmentation.

Penicillium glabrum cork colonising isolates – preliminary analysis of their genomic similari

Cork stopper manufacturing process includes an operation, known as stabilisation, by which humid cork slabs are extensively colonised by fungi. The effects of fungal growth on cork are yet to be completely understood and are considered to be involved in the so called “cork taint” of bottled wine. It is essential to identify environmental constraints which define the appearance of the colonising fungal species and to trace their origin to the forest and/or as residents in the manufacturing space. The present article correlates two sets of data, from consecutive years and the same season, of systematic biologic sampling of two manufacturing units, located in the North and South of Portugal. Chrysonilia sitophila dominance was identified, followed by a high diversity of Penicillium species. Penicillium glabrum, found in all samples, was the most frequent isolated species. P. glabrum intra-species variability was investigated using DNA fingerprinting techniques revealing highly discriminative polymorphic markers in the genome. Cluster analysis of P. glabrum data was discussed in relation to the geographical location of strains, and results suggest that P. glabrum arise from predominantly the manufacturing space, although cork resident fungi can also contrib

Déclaration des droits de la commune de Paris par rapport à la municipalité, adoptée par l'assemblée du district du Sépulcre, sur la motion de M. R.,... en la séance du 28 juillet 1789

[Acte. 1789-07-28]