Isolation and characterization of bacterial strains with a hydrolytic profile with potential use in bioconversion of agroindustial by-products and waste

There is a trend towards the use of novel technologies nowadays, mainly focused on biological processes, for recycling and the efficient utilization of organic residues that can be metabolized by different microorganisms as a source of energy. In the present study the isolation of bacterial strains from six different agro-industrial by-products and waste was performed with the objective of evaluating their hydrolytic capacities and suitability for use in bioconversion of specific substrates. The 34 isolated strains were screened in specific culture media for the production of various hydrolytic enzymes (lipase, protease, cellulase, and amylase). It was found that 28 strains exhibited proteolytic activity, 18 had lipolytic activity, 13 had caseinolytic activity, 15 had amylolytic activity, and 11 strains exhibited cellulolytic activity. The strains that showed the highest hydrolytic capacities with biotechnological potential were selected, characterized genotipically, and identified as Bacillus, Serratia, Enterococcus, Klebsiella, Stenotrophomonas, Lactococcus, and Escherichia genera. It was concluded that the strain isolates have a high potential for use in the bioconversion of agro-industrial waste, both as a pure culture and as a microbial consortium.

Adhesion and production of degrading enzymes by bacteria isolated from biofilms in raw milk cooling tanks

Biofilms in milk cooling tanks compromise product quality even on farms. Due to the lack of studies of this topic, this study evaluated the microbiological conditions of raw milk cooling tanks on farms and characterized the microorganisms isolated from these tanks. Samples were wiped off with sterile swabs from seven milk cooling tanks in three different points in each tank. Mesophiles and psychrotrophic counts were performed in all samples. The isolation of Pseudomonas spp., Bacillus cereus and atypical colonies formed on selective media were also performed, totalizing 297 isolates. All isolates were tested for protease and lipase production and biofilm formation. Of the total isolates, 62.9% produced protease, 55.9% produced lipase, and 50.2% produced biofilm. The most widespread genus inside the milk cooling tank was Pseudomonas since it was not possible to associate this contamination with a single sampling point in the equipment. High counts of microorganisms were found in some cooling tanks, indicating poor cleaning of the equipment and providing strong evidences of microbial biofilm presence. Moreover, it is worth mentioning the milk potential contamination with both microbial cells and their degrading enzymes, which compromises milk quality.

Physicochemical, microbiological and sensory evaluation of a bioactive food blend

The potential of functional foods to decrease the risks of chronic non-communicable diseases has motivated the development of products with beneficial effects on fat and carbohydrate metabolism. The present study aimed at analyzing the physicochemical, microbiological, and sensory properties of a bioactive food blend developed to help the nutritional therapy provided to hypolipidemic and hyperglycemic patients with HIV/AIDS treated with antiretroviral therapy. The food blend was evaluated for moisture, protein, carbohydrate, fats, fixed mineral residue, total fiber content, and fatty acid composition, according to the standards established by the Instituto Adolfo Lutz. Food safety was assessed by microbiological analyses for Bacillus cereus, Salmonella spp, and coliforms. Sensory acceptance and intention to purchase were also evaluated. The food blend showed good nutritional potential, with low atherogenicity and thrombogenicity indexes, good macronutrient balance, and high energy value. The adoption of Good Manufacturing Practices (GMP) resulted in a product suitable for consumption. With respect to sensory aspects, the food blend showed satisfactory indexes of acceptability and promising marketing potential.

Evaluation of the antimicrobial activity of pecan nut [Carya illinoinensis (Wangenh) C. Koch] shell aqueous extract on minimally processed lettuce leaves

Abstract Pecan nutshell is a residue from food industry that has potential to be used as biopreservative in foods. The objective of this study was to evaluate the antimicrobial activity of pecan nutshell aqueous extract in vitro and its effectiveness to inhibit spoilage microorganisms on lettuce leaves. The results indicate that the aqueous extract presents inhibitory activity against important foodborne pathogenic bacteria such as Listeria monocytogenes, Salmonella Enteritidis, Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Aeromonas hydrophila and Pseudomonas aeruginosa. Antimicrobial activity was not observed against Corynebacterium fimi, Clostridium perfringens, Escherichia coli, and the phytopathogenic fungi tested. When applied onto lettuce leaves, pecan nutshell extract reduced the counts of mesophilic and psychrotrophic bacteria in 2 and 4 log CFU/g, respectively, during storage of leafy for 5 days at refrigeration temperature (5 °C). The extract was not effective to inhibit yeast on lettuce leaves. Thus, the aqueous extract of pecan shell showed great potential to be used as a natural preservative in foods, acting mainly in the inhibition of spoilage and pathogenic bacteria.

Microbiological quality of meals served in nursing homes in the city of Ponta Grossa, Paraná

Abstract The aim of this study was to analyze the microbiological quality of meals served in nursing homes in the city of Ponta Grossa, Paraná, before and after the training of food handlers. The first stage was to perform a checklist conforming with current legislation. The second consisted of the collection of 4 food samples from each location and a microbiological investigation in accordance with the relevant legislation. The third was the training of food handlers in relation to good food handling practices. The fourth was a further microbiological analysis of new samples. The application of a checklist showed that the locations met the requirements of current legislation. Of the 40 samples analyzed, 17.5% (7 samples) were unfit for consumption. Among the unfit samples 15% (6 samples) had coliforms at 45 °C, 2.5% (1 sample) had coagulase-positive staphylococci, 2.5% (1 sample) had Bacillus cereus and 2.5% (1 sample) had Salmonella sp. The results of this study show the importance of controlling the quality of food served to an age group that is prone to health risks.

Efeito do tratamento de sementes e da profundidade de semeadura no desenvolvimento de plantas de aveia-branca (Avena sativa L.) e a microflora da rizosfera e do rizoplano

O estado do Paraná é um dos maiores produtores nacionais de grãos de aveia-branca (Avena sativa L.), com expressivo aumento na área cultivada a cada ano. O presente estudo foi realizado no município de Londrina, PR, onde foram desenvolvidos ensaios de laboratório e campo. O objetivo foi avaliar o efeito do tratamento de sementes e a profundidade de semeadura, na emergência das plântulas, no desenvolvimento das plantas, na população de microrganismos da rizosfera e rizoplano da área de desenvolvimento das plantas e na produção de grãos de aveia. As sementes de aveia-branca, cultivar OR-11, foram semeadas nas profundidades de 3cm, 5cm e 8cm. Foram utilizados os seguintes fungicidas nas doses (g.i.a./100kg de sementes), carboxim+thiram (93,7g+93,7g), thiram (210g) e triadimenol (50g) e o produto biológico kodiak C (Bacillus subtilis) (60g). Os tratamentos com os fungicidas e o produto biológico, controlaram os fungos presentes nas sementes, como: Fusarium avenae, Colletotrichum graminicola e Helminthosporium avenae e melhoram o desenvolvimento das plantas e a microbiota do solo, sendo esse variável com a profundidade de semeadura e o tratamento.

Structural and Mechanistic Studies of Phosphoserine Aminotransferase

Phosphoserine aminotrasferase (PSAT: EC 2.6.1.52) is a vitamin B6-dependent enzyme and a member of the subgroup IV in the aminotransferase superfamily. Here, X-ray crystallography was used to determine the structure of PSAT from Bacillus alcalophilus with pyridoxamine 5′-phosphate (PMP) at high resolution (1.57 Å). In addition, analysis of active residues and their conformational changes was performed. The structure is of good quality as indicated, for example, by the last recorded Rwork and Rfree numbers (0.1331 and 0.1495, respectively). The enzyme was initially crystallized in the presence of substrate L-glutamate with the idea to produce the enzyme-substrate complex. However, the structure determination revealed no glutamate bound at the active site. Instead, the Schiff base between Lys196 and PLP appeared broken, resulting in the formation of PMP owing to the excess of the donor substrate used during co-crystallization. Structural comparison with the free PSAT enzyme and the PSAR-PSER complex showed that the aromatic ring of the co-factor remains in almost the same place in all structures. A flexible nearby loop in the active site was found in the same position as in the free PSAT structure while in the PSAT-PSER structure it moves inwards to interact with PSER. B-factors comparison in all three structures (PSAT-PMP complex, free PSAT, and PSAT-PSER complex) showed elevated loop flexibility in the absence of the substrate, indicating that loop flexibility plays an important role during substrate binding. The reported structure provides mechanistic details into the reaction mechanism of PSAT and may help in understanding better the role of various parts in the structure towards the design of novel compounds as potential disruptors of PSAT function. This may lead to the development of new drugs which could target the human and bacterial PSAT active site.

Influência da microbiolização de sementes de feijão sobre a transmissão de Colletrichum Lindemuthianum (Saac e Magn)

Isolados de Pseudomonas veronii (DFs513), Bacillus spp. (DFs093 e DFs348), Bacillus cereus (DFs769), Rodhococcus fascians (DFs843 e DFs912) e Pseudomonas fluorescens (DFs831 e DFs842), selecionados para o controle de Xanthomonas axonopdis pv. phaseoli, bem como a combinação de alguns destes isolados bacterianos, foram avaliados quanto a possível influência sobre a transmissão de Colletotrichum lindemuthianum para plântulas de feijão, a partir de sementes naturalmente infectadas e/ou infestadas. Sementes de dois lotes foram microbiolizadas com suspensões dos biocontroladores, sendo que no primeiro ensaio, em rolo de papel, realizou-se a semeadura com oito repetições de 25 sementes, incubadas a 20 ± 2°C. Os percentuais de germinação das sementes e incidência do patógeno foram avaliados. Em um segundo ensaio avaliou-se a transmissão do patógeno para a planta em ensaio conduzido em substrato esterilizado, incubadas por 10 dias. Realizaram-se contagens diárias das plântulas emergidas, incidência do patógeno, massa seca das folhas e raízes. Para a antibiose in vitro, um isolado de C. lindemuthianum foi confrontado com os isolados biocontroladores. Todos os tratamentos proporcionam aumentos de massa foliar e radicular, tanto considerando o número total quanto por planta. Os isolados, DFs831, DFs842, DFs843 e DFs912 produzem antibióticos em testes in vitro. Todos os tratamentos possibilitaram a redução da transmissão de C. lindemuthianum para plantas em pelo menos um dos ensaios. Porém, o isolado DFs912 (Rhodococcus fascians) destaca-se, por apresentar em todos os experimentos reduções da transmissão que variam de 40 a 67%.

Producción de cepas nativas de bacillos thuringiensis y su actividad en Aedes aegypt Linnaeus y Culexpipiens quinque fasciatus say

Tesis (Maestría en Ciencias con Especialidad en Microbiología Industrial) UANL

Utilización de medios de cultivos líquidos para la obtención de blastoesporas y conidias de Beauveria bassiana (BALS.) Vuillemin ( Deuteromycotina: Hyphomecetes) resistentes a condiciones ambientales

Tesis (Maestría en Ciencias con Especialidad en Microbiología) UANL

Desarrollo de un medio de cultivo a base de subproductos agroindustriales para la producción de delta-endotoxina de B. thuringiensis VAR. israelensis H-14 [por] Ma. Guadalupe Maldonado Blanco

Tesis (Maestría en Ciencias con Especialidad en Microbiología) U.A.N.L. Facultad de Ciencias Biológicas

Étude de l’interaction entre le champignon mycorhizien Glomus irregulare et les bactéries du sol

Dans cette étude, nous avons isolé et cultivé des bactéries intimement liées aux spores du champignon mycorhizien Glomus irregulare prélevées dans la rhizosphère de plants d’Agrostis stolonifera L. récoltés dans un sol naturel. Le séquençage des 29 morphotypes isolés a révélé la présence de seulement sept taxons bactériens (Variovorax paradoxus, Microbacterium ginsengiosoli, Sphingomonas sp., Bacillus megaterium, B. simplex, B. cereus et Kocuria rhizophila). Des isolats de chacun de ces sept taxons ont ensuite été cultivés in vitro sur le mycélium de G. irregulare afin d’observer par microscopie leur capacité à croitre et à s’attacher au mycélium en absence d’éléments nutritifs autres que ceux fournis par le champignon. Tous les isolats, sauf B. cereus, ont été capables de bien croitre dans le système expérimental et de s’attacher au mycélium en formant des structures ressemblant à des biofilms sur la surface du champignon. Toutefois, B. simplex formait ces structures plus rapidement, soit en 15 jours, alors que les autres isolats les ont formés après 30 jours (K. rhizophila et B. megaterium) ou 45 jours (V. paradoxus, M. ginsengiosoli et Sphingomonas sp.). D’autre part, la technique PCR-DGGE a permis d’analyser la diversité bactérienne associée aux spores. La diversité des taxons associés aux spores de G. irregulare qu’il a été possible d’isoler et de cultiver in vitro a été nettement moindre que celle qui était présente sur la surface des spores, alors que la biodiversité bactérienne totale du sol a été encore beaucoup plus élevée. Les bactéries associées aux champignons mycorhiziens jouent probablement un rôle important dans la capacité des plantes à résister aux stress biotiques et abiotiques auxquels elles sont soumises.

Rôle des facteurs physico-chimiques du micro-environnement intestinal et des boucles inter-hélicales du Domaine I dans l’activité de la toxine insecticide Cry9Ca du bacille de Thuringe

Une fois ingérées par un insecte sensible, les toxines insecticides du bacille de Thuringe doivent être activées par les protéases intestinales de cet insecte. Leur premier domaine, un ensemble de sept hélices-α amphipathiques, est responsable de leur insertion dans la membrane luminale de certaines cellules de l’intestin médian, ce qui crée des pores peu sélectifs. La toxicité et la capacité à former des pores d’une telle toxine, la Cry9Ca, de ses mutants simples R164A et R164K et d’un fragment de 55 kDa résultant d’un clivage protéolytique au niveau de son résidu 164 ont été étudiées à l’aide d’une combinaison de modélisation par homologie, de bioessais, d’expériences de gonflement osmotique avec des vésicules de membrane en bordure en brosse de larves de sphinx du tabac et de mesures électrophysiologiques sur des intestins isolés. Ni les mutations simples ni le clivage protéolytique n’ont altéré la toxicité de la Cry9Ca. Dans une solution à faible force ionique, toutefois, la formation des pores dépend fortement du pH : une augmentation de celui-ci de 6,5 à 10,5 a entraîné une baisse irrégulière et par étapes successives de la perméabilité membranaire. Les quatre préparations de toxine ont néanmoins dépolarisé la membrane apicale d’intestins médians fraîchement isolés baignant dans une solution contenant 122 mM de KCl à pH 10,5. L’activité de la Cry9Ca, et des mutants R164A et R164K, a été grandement stimulée lorsque les expériences ont été effectuées en présence de suc intestinal, de lipides extraits d’un volume équivalent de suc intestinal ou d’un cocktail d’inhibiteurs de protéases solubles dans l’eau. De plus, le rôle des boucles inter-hélicales du Domaine I lors de l’insertion dans la membrane a été étudié avec des mutants doubles de la Cry9Ca dont les mutations introduisaient, neutralisaient ou renversaient une charge électrique. À l’exception de trois d’entres eux, tous ces mutants ont conservé une toxicité et une capacité à former des pores comparables à celles de la toxine parentale. L’ensemble de ces résultats suggère que le micro-environnement de l’intestin médian contribue à minimiser l’influence des charges de surface portées par les résidus des boucles inter-hélicales du Domaine I sur la capacité des toxines du bacille de Thuringe à former des pores. Il indique aussi que, d’une part, selon le site de clivage et les conditions expérimentales utilisées, des protéolyses supplémentaires de la toxine Cry9Ca activée peuvent soit stimuler, soit nuire à son activité et que, d’autre part, le suc intestinal du sphinx du tabac contient probablement un inhibiteur de protéases qui pourrait jouer un rôle important dans l’activité des toxines du bacille de Thuringe.

Caractérisation moléculaire du rôle de facteurs accessoires ArgR et PepA au niveau de la recombinaison spécifique sur le site cer

Mon projet de recherche avait pour but de caractériser le rôle de deux protéines, ArgR et PepA, qui agissent en tant que facteurs accessoires de la recombinaison au niveau de deux sites cer du plasmide ColE1 présent dans la bactérie Escherichia coli. Ces deux protéines, couplées aux deux recombinases à tyrosine XerC et XerD, permettent la catalyse de la recombinaison site spécifique au niveau de la séquence cer, convertissant les multimères instables de ColE1 en monomères stables. Cette étude a principalement porté sur la région C-terminale de la protéine ArgR. Cette région de la protéine ArgR possède une séquence en acides-aminés et une structure similaire à celle de la protéine AhrC de Bacillus subtilis. De plus, AhrC, le répresseur de l’arginine de cette bactérie, est capable de complémenter des Escherichia coli mutantes déficientes en ArgR. Les régions C-terminales de ces protéines, montrent une forte similarité. De précédents travaux dans notre laboratoire ont démontré que des mutants d’ArgR comprenant des mutations dans cette région, en particulier les mutants ArgR149, une version tronquée d’ArgR de 149 acides-aminés, et ArgR5aa, une version comprenant une insertion de cinq acides-aminés dans la partie C-terminale, perdaient la capacité de permettre la recombinaison au niveau de deux sites cer présents dans le plasmide pCS210. Malgré cette incapacité à promouvoir la réaction de recombinaison en cer, ces deux mutants étaient toujours capables de se lier spécifiquement à l’ADN et de réprimer une fusion argA :: lacZ. Dans ce travail, les versions mutantes et sauvages d’ArgR furent surexprimées en tant que protéines de fusion 6-histidine. Des analyses crosslinking ont montré que la version sauvage et ArgR5aa pouvaient former des hexamères in-vitro de manière efficace, alors qu’ArgR149 formait des multimères de plus faible poids moléculaire. Des formes tronquées d’ArgR qui comportaient 150 acides-aminés ou plus, étaient encore capables de permettre la recombinaison en cer. Les mutants par substitution ArgRL149A et ArgRL151A ont tous montré que les substitutions d’un seul acide-aminé au sein de cette région avaient peu d’effets sur la recombinaison en cer. Les expériences de crosslinking protéine-à-protéine ont montré que le type sauvage et les formes mutantes d’ArgR étaient capables d’interagir avec la protéine accessoire PepA, également impliquée dans la recombinaison en cer. Les expériences de recombinaison in-vitro utilisant la forme sauvage et les formes mutantes d’ArgR combinées avec les protéines PepA, XerC et XerD purifiées, ont montré que le mutant ArgR149 ne soutenait pas la recombinaison, mais que le mutant ArgR5aa permettait la formation d’une jonction d’Holliday. Des expériences de topologie ont montré que PepA était capable de protéger l’ADN de la topoisomérase 1, et d’empêcher ArgRWt de se lier à l’ADN. Les deux mutants ArgR149 et ArgR5aa protègent aussi l’ADN avec plus de surenroulements. Quand on ajoute PepA, les profils de migration montrent un problème de liaison des deux mutants avec PepA. D’autres expériences impliquant le triplet LEL (leucine-acide glutamique-leucine) et les acides-aminés alentour devraient être réalisés dans le but de connaitre l’existence d’un site de liaison potentiel pour PepA.

Importance de l'hélice a[alpha]4 et des boucles inter-hélicales du domaine I dans le mécanisme de formation de pores par la toxine Cry1Aa du bacille de Thuringe

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal