Formulation of fermentation media from flour-rich waste streams for microbial lipid production by Lipomyces starkeyi

Flour-rich waste (FRW) and by-product streams generated by bakery, confectionery and wheat milling plants could be employed as the sole raw materials for generic fermentation media production, suitable for microbial oil synthesis. Wheat milling by-products were used in solid state fermentations (SSF) of Aspergillus awamori for the production of crude enzymes, mainly glucoamylase and protease. Enzyme-rich SSF solids were subsequently employed for hydrolysis of FRW streams into nutrient-rich fermentation media. Batch hydrolytic experiments using FRW concentrations up to 205 g/L resulted in higher than 90%(w/w) starch to glucose conversion yields and 40% (w/w) total Kjeldahl nitrogen to free amino nitro-gen conversion yields. Starch to glucose conversion yields of 98.2, 86.1 and 73.4% (w/w) were achieved when initial FRW concentrations of 235, 300 and 350 g/L were employed in fed-batch hydrolytic experiments, respectively. Crude hydrolysates were used as fermentation media in shake flask cultures with the oleaginous yeast Lipomyces starkeyi DSM 70296 reaching a total dry weight of 30.5 g/L with a microbial oil content of 40.4% (w/w), higher than that achieved in synthetic media. Fed-batch bioreactor cultures led to a total dry weight of 109.8 g/L with a microbial oil content of 57.8% (w/w) and productivity of 0.4 g/L/h.

Biorefinery development through utilization of biodiesel industry by-products as sole fermentation feedstock for 1,3-propanediol production

Rapeseed meal (RSM) hydrolysate was evaluated as substitute for commercial nutrient supplements in 1,3-propanediol (PDO) fermentation using the strain Clostridium butyricum VPI 1718. RSM was enzymatically converted into a generic fermentation feedstock, enriched in amino acids, peptides and various micro-nutrients, using crude enzyme consortia produced via solid state fermentation by a fungal strain of Aspergillus oryzae. Initial free amino nitrogen concentration influenced PDO production in batch cultures. RSM hydrolysates were compared with commercial nutrient supplements regarding PDO production in fed-batch cultures carried out in a bench-scale bioreactor. The utilization of RSM hydrolysates in repeated batch cultivation resulted in a PDO concentration of 65.5 g/L with an overall productivity of 1.15 g/L/h that was almost 2 times higher than the productivity achieved when yeast extract was used as nutrient supplement.

Utilisation of by-products from sunflower-based biodiesel production processes for the production of fermentation feedstock

By-products streams from a sunflower-based biodiesel plant were utilised for the production of fermentation media that can be used for the production of polyhydroxyalkanoates (PHA). Sunflower meal was utilised as substrate for the production of crude enzyme consortia through solid state fermentation (SSF) with the fungal strain Aspergillus oryzae. Fermented solids were subsequently mixed with unprocessed sunflower meal aiming at the production of a nutrient-rich fermentation feedstock. The highest free amino nitrogen (FAN) and inorganic phosphorus concentrations achieved were 1.5 g L-1 and 246 mg L-1, respectively, when an initial proteolytic activity of 6.4 U mL-1 was used. The FANconcentrationwas increased to 2.3 g L-1 when the initial proteolytic activity was increased to 16 U mL-1. Sunflower meal hydrolysates were mixed with crude glycerol to provide fermentationmedia that were evaluated for the production of poly(3-hydroxybutyrateco- 3-hydroxyvalerate) (P(3HB-co-3HV)) using Cupriavidus necator DSM545. The P(3HB-co-3HV) (9.9 g l-1) produced contained 3HB and 3HV units with 97 and 3 mol %, respectively. Integrating PHA production in existing 1st generation biodiesel production plants through valorisation of by-product streams could improve their sustainability.

Effect of monensin on performance in growing ruminants reared under different environmental temperatures

To evaluate the effect of monensin on the performance of growing cattle under different environmental temperatures, 24 male calves (81.9 +/- 7.7 kg mean weight and 100 days old) were distributed in a 2 x 2 factorial arrangement, contrasting 0 or 85 mg monensin/animal per day at 24.3 or 33.2 degrees C (environmental temperatures). Monensin supplementation increased weight gain (P=0.036), improved feed efficiency (P=0.040), increased ruminal concentrations of volatile fatty acids (VFA; P=0.003) and decreased the molar proportion of butyrate (P=0.034); all effects irrespective of environmental temperatures. A temperature-dependent monensin effect was detected on nitrogen retention (P=0.018) and N retained:N absorbed ratio (P=0.012). Animals fed monensin retained higher N amounts than those of the non-supplemented ones when the environmental temperature was 33.2 degrees C. Environmental temperature and monensin supplementation showed an interaction effect on urine N concentration (P=0.003). Temperature did not affect N excretion in monensin-fed animals, but increased N excretion in the non-supplemented ones. Monensin increased the crude protein (CP) digestibility (P=0.094) for

Molecular analysis of maltotriose active transport and fermentation by Saccharomyces cerevisiae reveals a determinant role for the AGT1 permease

Incomplete and/or sluggish maltotriose fermentation causes both quality and economic problems in the ale-brewing industry. Although it has been proposed previously that the sugar uptake must be responsible for these undesirable phenotypes, there have been conflicting reports on whether all the known alpha-glucoside transporters in Saccharomyces cerevisiae (MALx1, AGT1, and MPH2 and MPH3 transporters) allow efficient maltotriose utilization by yeast cells. We characterized the kinetics of yeast cell growth, sugar consumption, and ethanol production during maltose or maltotriose utilization by several S. cerevisiae yeast strains (both MAL constitutive and AM inducible) and by their isogenic counterparts with specific deletions of the AGT1 gene. Our results clearly showed that yeast strains carrying functional permeases encoded by the MAL21, MAL31, and/or MAL41 gene in their plasma membranes were unable to utilize maltotriose. While both high-and low-affinity transport activities were responsible for maltose uptake from the medium, in the case of maltotriose, the only low-affinity (K-m, 36 +/- 2 mM) transport activity was mediated by the AGT1 permease. In conclusion, the AGT1 transporter is required for efficient maltotriose fermentation by S. cerevisiae yeasts, highlighting the importance of this permease for breeding and/or selection programs aimed at improving sluggish maltotriose fermentations.

Performance and ruminal morphologic characteristics of Saanen kids fed ground, pelleted or extruded total ration

The aim of the present study was to determine feed intake and average weight gain and to evaluate the ruminal morphologic characteristics of Saanen kids slaughtered at 30, 45 and 60 days of age, according to a completely randomized design. Thirty-six non-castrated male Saanen kids were fed ground total ration, pelleted total ration, or extruded total ration. Feed intake and refusals were controlled daily and the animals were weighed at birth and then once a week. Newborn kids received a milk replacer and were weaned at 45 days. Immediately after slaughter, the animals were eviscerated, the entire digestive apparatus was removed from the carcass. The reticulo-rumen was separated, emptied, washed and weighed. Samples were collected from the dorsal sac, pillar area and ventral sac of the rumen, fixed for about 24h in Bouin's solution, dehydrated, embedded in Histosec and cut into 5 mu m sections. Results showed that dry matter intake (DMI) at weaning and post-weaning and weight gain were higher (P < 0.05) in animals that received the pelleted total ration. The weight of the reticulo-rumen accompanied body development and was heavier in these animals. Histologically, after weaning ruminal papillae were more developed in animals that received pelleted total ration. Length of papillae increased with increase of age. The ratio of papillary height to papillary width increased with age in the ventral sac and until weaning (P > 0.05). We conclude that the pelleting process of the total ration favored increased intake, with a 46.7% increase in weight gain and increase in rumen weight and papillae length, suggesting that best results are obtained with this processing. In general, no difference was observed between the results obtained with extruded and ground total ration, although animals fed extruded total ration showed an increase in rumen weight and papillae width. (c) 2004 Elsevier B.V All rights reserved.

Efeito da metionina protegida e não protegida da degradação ruminal sobre a produção e composição do leite de vacas holandesas

Utilizaram-se vacas Holandesas com produção superior a 20 kg de leite/dia, de primeira e segunda lactações, com 19±6 dias em lactação, para avaliar o efeito da suplementação com 8,4 g/dia de metionina protegida (MPDR) ou 8,4 g/dia de metionina não-protegida da degradação ruminal (MNPDR) sobre a produção e composição do leite, comparativamente a vacas controle, durante 90 dias. As vacas foram alimentadas com ração completa constituída por silagem de milho e concentrado. Produção de leite, teor de proteína do leite e produção de proteína não foram afetados pela suplementação com MPDR. As produções médias de leite foram 27,70; 27,09 e 27,61 kg/dia; os teores médios de proteína, 2,83; 2,85 e 2,77%; e as produções de proteína do leite, 0,77; 0,76 e 0,79 kg/dia, respectivamente, para vacas controle, suplementadas com MPDR e MNPDR. O teor de gordura do leite foi de 2,39; 2,12 e 1,89% paras vacas suplementadas com MPDR, MNPDR e controle, respectivamente. A produção diária de gordura foi 0,57; 0,58 e 0,58 kg/dia e a produção diária de leite corrigido para gordura (3,5%), 21,25; 21,19 e 21,35 kg/dia, para os respectivos tratamentos controle, MPDR e MNPDR. A suplementação com MPDR não alterou a produção de leite, porém melhorou a sua composição no início da lactação.

Degradabilidade in situ e parâmetros ruminais em bovinos alimentados com dietas balanceadas para diferentes ganhos de peso e potenciais de fermentação microbiana

Um experimento foi realizado com o objetivo de avaliar os parâmetros ruminais, a produção de ácidos graxos voláteis e a degradabilidade in situ em tourinhos Santa Gertrudes canulados no rúmen alimentados com dietas compostas de feno de capim-marandu e concentrado. Empregou-se o delineamento em quadrado latino 4 ´ 4, no qual os tratamentos foram compostos dos concentrados, ajustados para ganho de peso corporal (GPC) diário de 0,5 e 1 kg/animal e potencial de fermentação microbiana (y) de 9,5 e 11 g de proteína bruta microbiana/MJ energia metabolizável fermentável. Não foram encontradas interações significativas nem diferenças entre as dietas para pH, concentração molar dos ácidos acético e butírico e proporção molar dos ácidos acético, propiônico e butírico e relação acético:propiônico. Os teores de amônia diferiram entre os potenciais de fermentação microbiana, 14,67 e 20,83 mg/100 mL para baixo e alto, respectivamente, e a concentração molar de ácido propiônico foi diferente entre os potenciais de ganho de peso, 7,62 e 8,94 mM, respectivamente, para baixo e alto ganho de peso. Não foram detectadas diferenças entre dietas para as degradabilidades das frações do feno de capim-marandu e da soja em grão. Houve diferença no parâmetro b e na degradabilidade efetiva a 5%/hora da proteína bruta para os potencias de GPC do milho em grão moído. Para o farelo de soja, ocorreu interação significativa entre os potencias de GPC e de fermentação microbiana para alguns dos parâmetros da MS e PB, o mesmo observado para o farelo de algodão. As diferenças encontradas não justificaram o balanceamento dos concentrados para os diferentes potenciais de produção avaliados.

Digestibilidades parcial e total de dietas com feno de capim-marandu e concentrado balanceadas para diferentes níveis de produção

O experimento foi realizado com o objetivo de avaliar as digestibilidades parcial e total das frações digestíveis de dietas com feno de capim-marandu e concentrado utilizando-se a fibra em detergente ácido indigestível como indicador. Foram utilizados quatro tourinhos da raça Santa Gertrudes, canulados no rúmen e duodeno, distribuídos em delineamento quadrado latino 4 x 4. As dietas foram ajustadas para que os animais tivessem ganhos diários de peso corporal (GPC) de 0,5 e 1 kg/animal, associado a potenciais de fermentação microbiana de 9,5 e 11 g de PB microbiana/MJ em fermentável. Houve efeito das dietas ajustadas para potencial de GPC sobre as ingestões diárias de MS (7,05 e 8,07 kg/animal, respectivamente para 0,5 e 1,0 kg/animal de GPC), mas não daquelas balanceadas para potencial de fermentação microbiana (7,57 kg/animal). O tratamento para GPC diário de 1 kg/animal proporcionou maior digestibilidade total da matéria orgânica e de carboidratos totais (médias de 66,63 e 58,68%, respectivamente) quando comparado ao tratamento para GPC diário de 0,5 kg/animal, que apresentou, para as mesmas variáveis, médias de 61,57 e 53,94%. Os resultados não justificaram a utilização de dietas para maior potencial de fermentação microbiana. As dietas balanceadas para altos ganhos de peso, no entanto, mostraram-se melhores quanto à ingestão e ao aproveitamento dos nutrientes que as formuladas para baixos ganhos de peso.

Aporte de energia, composição e eficiência microbiana em bovinos alimentados com feno de capim-marandu e concentrado balanceados para diferentes ganhos de peso e potenciais de fermentação microbiana

Um experimento foi realizado com o objetivo de avaliar o aporte de energia, a composição de bactérias e a eficiência microbiana por tourinhos Santa Gertrudes canulados no rúmen e no duodeno alimentados com dietas compostas de feno de capim-marandu e concentrado. Empregou-se o delineamento em quadrado latino 4 ´ 4, no qual os tratamentos foram concentrados ajustados para ganho de peso corporal (GPC) diário de 0,5 e 1 kg/animal e potencial de fermentação microbiana (y) de 9,5 e 11 g de PB microbiana/MJ energia metabolizável fermentável. Houve diferença para as concentrações de nutrientes digestíveis totais (NDT) e energia metabolizável fermentável (EMFe) ingeridos e para a composição em matéria orgânica e mineral das bactérias ruminais para as dietas ajustadas para diferentes GPC. Houve interação significativa GPC ´ y para a ingestão de NDT como porcentagem do peso corporal e a composição em PB e carboidratos totais das bactérias ruminais. Não foram encontradas diferenças para os potenciais de fermentação microbiana. A eficiência de síntese microbiana também não diferiu entre as dietas e apresentou valores de 12,7 g PB microbiana/100 g NDT e 9,2 g PB microbiana/MJ EMFe. As diferenças encontradas não justificaram o balanceamento dos concentrados para os diferentes potenciais de fermentação microbiana avaliados.

Old beagle dogs have lower faecal concentrations of some fermentation products and lower peripheral lymphocyte counts than young adult beagles

The effects of age on microbiota composition, gut fermentation end-product formation and peripheral lymphocyte numbers were compared between old and young adult Beagle dogs fed four kibble diets differing in yeast cell wall contents. The experiment had a double 4 x 4 Latin square design, one with four mature dogs (4 years old) and the other with four old dogs (10 years old), with four replicates (diets) per dog. In each period a 15d adaptation period preceded a 5d total collection of faeces for the digestibility trial. on day 21, fresh faecal samples were collected for the determination of bacterial enumeration, pH, biogenic amine and short-chain fatty acid. Flow cytometry was used for immunophenotypic evaluation. Dogs were fed four kibble diets with similar composition with 0, 0.15, 0.30 and 0.45% of yeast cell wall (as-fed), respectively. Data were evaluated using general linear models of Statistical Analysis Systems statistical software (P<0.05). No evidence of a difference in faecal bacteria counts between ages was found (total aerobes, total anaerobes, Bifidobacterium, Lactobacillus, Clostridium and Escherichia coli: P. 0.15). Faecal concentrations of butyrate, histamine, agmatine and spermine were lower (P <= 0.05) and faecal pH was higher (P=0.03) in older dogs than in mature adult dogs, suggesting an alteration in bacterial metabolic activity, or in the rate of intestinal absorption of these compounds. Concentrations of T-lymphocytes, T-cytotoxic lymphocytes and B-lymphocytes were also lower (P <= 0.01) in older dogs than in mature adult dogs. The study confirmed alterations in peripheral lymphocytes and revealed a reduced concentration of some fermentation end products in the colon of old dogs.

Damages of spittlebug on sugarcane quality and fermentation process

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Consumo e dinâmica ruminal da fibra em detergente neutro em bovinos em pastejo no período das águas recebendo suplementação com nitrogênio não-proteico e/ou proteína verdadeira

Objetivou-se avaliar o efeito de diferentes relações entre proteína verdadeira e nitrogênio não-proteico sobre o consumo e a dinâmica de trânsito e degradação ruminal da fibra em detergente neutro (FDN) da forragem em bovinos em pastejo durante o período das águas. Foram utilizados cinco novilhos mestiços Holandês × Zebu, castrados, com peso corporal inicial de 335±35 kg fistulados no rúmen e no abomaso. Os tratamentos foram: controle (somente pasto); e suplementos com ureia; com 2/3 de compostos nitrogenados oriundos da ureia e 1/3 de compostos nitrogenados oriundos da albumina; com 1/3 de compostos nitrogenados oriundos da ureia e 2/3 de compostos nitrogenados oriundos da albumina; e com albumina. Foram fornecidos 200 g/dia de proteína bruta (PB) a partir dos suplementos. O experimento foi conduzido segundo delineamento em quadrado latino 5 × 5, com cinco períodos experimentais de 15 dias. Não foram observados efeitos da suplementação sobre o consumo voluntário, com exceção do consumo de PB, que aumentou com a suplementação. A substituição da ureia por albumina nos suplementos teve efeito linear sobre o consumo de PB. Os consumos dos demais componentes da dieta não foram afetados pela composição dos suplementos. Nenhum efeito foi observado sobre a taxa de passagem ruminal de compostos fibrosos. O fornecimento de suplementos ampliou, em média, a estimativa da taxa comum de latência e degradação da FDN. Contudo, não houve efeito da alteração na composição dos suplementos sobre este parâmetro. A suplementação de bovinos com fontes de compostos nitrogenados degradáveis no rúmen proteicos ou não-proteicos durante o período das águas não afeta o consumo voluntário de pasto.