Continuous fungal treatment of non-sterile veterinary hospital effluent: pharmaceuticals removal and microbial community assessment

Source point treatment of effluents with a high load of pharmaceutical active compounds (PhACs), such as hospital wastewater, is a matter of discussion among the scientific community. Fungal treatments have been reported to be successful in degrading this type of pollutants and, therefore, the white-rot fungus Trametes versicolor was applied for the removal of PhACs from veterinary hospital wastewater. Sixty-six percent removal was achieved in a non-sterile batch bioreactor inoculated with T. versicolor pellets. On the other hand, the study of microbial communities by means of DGGE and phylogenetic analyses led us to identify some microbial interactions and helped us moving to a continuous process. PhAC removal efficiency achieved in the fungal treatment operated in non-sterile continuous mode was 44 % after adjusting the C/N ratio with respect to the previously calculated one for sterile treatments. Fungal and bacterial communities in the continuous bioreactors were monitored as well.

Polyphasic approach including MALDI-TOF MS/MS analysis for identification and characterisation of Fusarium verticillioides in Brazilian corn kernels

Fusarium verticillioides is considered one of the most important global sources of fumonisin contamination in food and feed. Corn is one of the main commodities produced in the Northeastern Region of Brazil. The present study investigated potential mycotoxigenic fungal strains belonging to the F. verticillioides species isolated from corn kernels in 3 different Regions of the Brazilian State of Pernambuco. A polyphasic approach including classical taxonomy, molecular biology, MALDI-TOF MS and MALDI-TOF MS/MS for the identification and characterisation of the F. verticillioides strains was used. Sixty F. verticillioides strains were isolated and successfully identified by classical morphology, proteomic profiles of MALDI-TOF MS, and by molecular biology using the species-specific primers VERT-1 and VERT-2. FUM1 gene was further detected for all the 60 F. verticillioides by using the primers VERTF-1 and VERTF-2 and through the amplification profiles of the ISSR regions using the primers (GTG)5 and (GACA)4. Results obtained from molecular analysis shown a low genetic variability among these isolates from the different geographical regions. All of the 60 F. verticillioides isolates assessed by MALDI-TOF MS/MS presented ion peaks with the molecular mass of the fumonisin B1 (721.83 g/mol) and B2 (705.83 g/mol)

Combined bioremediation and enzyme production by Aspergillus sp. in olive mill and winery wastewaters

Olive mill wastewaters (OMW) and vinasses (VS) are effluents produced respectively by olive mills and wineries, both sectors are of great economic importance in Mediterranean countries. These effluents cause a large environmental impact, when not properly processed, due to their high concentration of phenolic compounds, COD and colour. OMW may be treated by biological processes but, in this case, a dilution is necessary, increasing water consumption. The approach here in proposed consists on the bioremediation of OMW and VS by filamentous fungi. In a screening stage, three fungi (Aspergillus ibericus, Aspergillus uvarum, Aspergillus niger) were selected to bioremediate undiluted OMW, two-fold diluted OMW supplemented with nutrients, and a mixture of OMW and VS in the proportion 1:1 (v/v). Higher reductions of phenolic compounds, colour and COD were achieved mixing both residues; with A. uvarum providing the best results. In addition, the production of enzymes was also evaluated during this bioremediation process, detecting in all cases lipolytic, proteolytic and tannase activities. A. ibericus, A. uvarum and A. niger achieved the highest value of lipase (1253.7 ± 161.2 U/L), protease (3700 ± 124.3 U/L) and tannase (284.4 ± 12.1 U/L) activities, respectively. Consequently, this process is an interesting alternative to traditional processes to manage these residues, providing simultaneously high economic products, which can be employed in the same industries.

Comparação entre a prescrição de intensidade de treinamento físico baseada na avaliação ergométrica convencional e na ergoespirométrica

OBJETIVO: Comparar os limites inferiores (L.inf.) e superiores (L.sup.) da prescrição de treinamento físico aeróbio determinada pelo teste ergométrico convencional (60-70% do VO2máx estimado ou 70-85% da FCmáx atingida), com a prescrição obtida pelo teste ergoespirométrico [limiar anaeróbio (LA) e ponto de compensação respiratória (PCR)]. MÉTODOS: Realizaram teste ergoespirométrico progressivo até a exaustão 47 homens (30±5 anos), divididos em subgrupos, de acordo com a velocidade da esteira durante o teste (4 ou 5mph) e a capacidade física medida [baixa (BCF) e moderada (MCF)]. RESULTADOS: Os L.inf. de prescrição indireta apresentaram valores de VO2 e FC significantemente maiores que os valores de VO2 e FC no LA (4mph= 34,4±4,5 vs 19,6±4,6 e 5mph= 28,9±2 vs 18,9±5,4, e BCF= 32,0±4,1 vs 17,2±2,8 e MCF= 31,6±4,9 vs 21,1±5,7(mlO2.kg-1.min-1) e (4mph = 128,9±7,8 vs 113,1± 15,6 e 5mph= 130,3±5,2 vs 114,1± 18,9, e BCF= 127,6±7,2 vs 109,3±13,2 e MCF= 131,2± 5,7 vs 117,4± 19,2bpm). Os L.sup. de prescrição indireta no grupo de 4mph e BCF apresentaram valores de VO2 significantemente maiores que os valores medidos no PCR (40,1±5,3 vs 32,2±4,3 e 37,4±4,8 vs 30,6±2,5 mlO2.kg-1.min-1, respectivamente), e valores de FC semelhantes aos medidos no PCR. CONCLUSÃO: Os L.inf. da prescrição indireta de treinamento físico superestimam o LA, enquanto os L.sup. parecem adequados somente para indivíduos ativos com MCF.

Aflatoxins detoxification by gamma irradiation

[Excerpt] Mycotoxins are secondary toxic metabolites of filamentous fungi. Aflatoxins (AFs) are produced to Aspergillus species such as A. flavus and A. parasiticus. These fungi are ubiquitous in nature and usually found on agricultural commodities. Therefore, AFs are encountered in many important foodstuff, including wheat, rice, maize, peanuts, sorghum, pearl millet, spices, oilseeds, tree nuts and milk. Due to the high toxicity of AFs, many methods have been studied to reduce or eliminate these mycotoxins from food and feed. Gamma irradiation is one technology that has been investigated with promising results. The aims of this study were (I) to study the effect of gamma radiation on aflatoxin B1, aflatoxin B2, aflatoxin G1 and aflatoxin G2 (II) to evaluate the effect of the presence of water on AFs degradation during the irradiation process; and (IV) to evaluate the cytotoxicity of radiolytic products formed. (...)

New bio-strategies for ochratoxin A detoxification using lactic acid bacteria

The occurrence of mycotoxigenic moulds such as Aspergillus, Penicillium and Fusarium in food and feed has an important impact on public health, by the appearance of acute and chronic mycotoxicoses in humans and animals, which is more severe in the developing countries due to lack of food security, poverty and malnutrition. This mould contamination also constitutes a major economic problem due the lost of crop production. A great variety of filamentous fungi is able to produce highly toxic secondary metabolites known as mycotoxins. Most of the mycotoxins are carcinogenic, mutagenic, neurotoxic and immunosuppressive, being ochratoxin A (OTA) one of the most important. OTA is toxic to animals and humans, mainly due to its nephrotoxic properties. Several approaches have been developed for decontamination of mycotoxins in foods, such as, prevention of contamination, biodegradation of mycotoxins-containing food and feed with microorganisms or enzymes and inhibition or absorption of mycotoxin content of consumed food into the digestive tract. Some group of Gram-positive bacteria named lactic acid bacteria (LAB) are able to release some molecules that can influence the mould growth, improving the shelf life of many fermented products and reducing health risks due to exposure to mycotoxins. Some LAB are capable of mycotoxin detoxification. Recently our group was the first to describe the ability of LAB strains to biodegrade OTA, more specifically, Pediococcus parvulus strains isolated from Douro wines. The pathway of this biodegradation was identified previously in other microorganisms. OTA can be degraded through the hydrolysis of the amide bond that links the L-β-phenylalanine molecule to the ochratoxin alpha (OTα) a non toxic compound. It is known that some peptidases from different origins can mediate the hydrolysis reaction like, carboxypeptidase A an enzyme from the bovine pancreas, a commercial lipase and several commercial proteases. So, we wanted to have a better understanding of this OTA degradation process when LAB are involved and identify which molecules where present in this process. For achieving our aim we used some bioinformatics tools (BLAST, CLUSTALX2, CLC Sequence Viewer 7, Finch TV). We also designed specific primers and realized gene specific PCR. The template DNA used came from LAB strains samples of our previous work, and other DNA LAB strains isolated from elderberry fruit, silage, milk and sausages. Through the employment of bioinformatics tools it was possible to identify several proteins belonging to the carboxypeptidase family that participate in the process of OTA degradation, such as serine type D-Ala-D-Ala carboxypeptidase and membrane carboxypeptidase. In conclusions, this work has identified carboxypeptidase proteins being one of the molecules present in the OTA degradation process when LAB are involved.

Engineering a commercial cold-adapted xylanase for improved low pH stability

Dissertação de mestrado em Genética Molecular

Olive pomace pretreatments to enhance its valorisation by solid-state fermentation

Dissertação de mestrado em Bioengenharia

Estudo de estirpes probióticas como inoculantes de silagens para o controlo de micotoxinas

Dissertação de mestrado em Bioengenharia

Estudio fitoquímico de plantas aromáticas: Usos alternativos de los aceites esenciales

Los primeros estudios de las esencias en especies cultivadas y silvestres prestaron escasa atención a la relación que podría existir entre las características cuali y cuantitativas de las mismas, su carga genética y condiciones ecológicas donde crecen las plantas que las producen. Cuando se tuvo en cuenta que el estudio de los compuestos volátiles de las esencias en especies cultivadas y silvestres, se pudo comprobar las variaciones intraespecíficas en la producción y calidad de las mismas que se presentaban en muchas especies. En los últimos tiempos ha existido un creciente interés en la aplicación de productos naturales como agentes de biocontrol y/o como material de partida en la elaboración de farmacoquímicos (aromoterapia). En este contexto los aceites esenciales toman un gran valor por las potencialidades que presentan como antibióticos, antioxidantes, ansiolíticos, insecticidas y herbicidas. En este contexto los aceites esenciales toman un gran valor por las potencialidades que presentan como antibióticos, antioxidantes, ansiolíticos, insecticidas y herbicidas. Objetivos generales * Caracterizar cuali y cuantitativamente los aceites volátiles producidos en las especies que crecen espontáneamente y las cultivadas en la región del centro y noroeste de la Argentina. * Realizar el relevamiento de la flora regional para la búsqueda de nuevas esencias. * Proponer usos alternativos de los aceites esenciales. * Transferir los resultados hacia las industrias farmacéutica, de perfumería, de los alimentos, etcétera. Objetivos específicos * Conocer la variabilidad de los componentes volátiles de acuerdo a las regiones geográficas en donde crecen las especies. * Utilizar los diferentes compuestos de los aceites esenciales como productos bioactivos (insecticidas, herbicidas, fungicidas), aditivos alimentarios y/o farmacoquímicos.

Producción de compuestos antimicrobianos por Pseudomonas nativas de la region de Córdoba. Production of antimicrobial compounds by native Pseudomonas from region of Cordoba.

La agricultura moderna se basa en el empleo de fertilizantes y pesticidas químicos para aumentar la productividad y para el control de enfermedades de los cultivos; sin embargo, existe una tendencia a disminuir su uso en la agricultura debido a los efectos negativos sobre la salud humana y el medio ambiente. Una estrategia alternativa al uso de agroquímicos es el empleo de microorganismos capaces de promover el crecimiento vegetal y/o actuar como agentes de biocontrol. A la hora de formular un inoculante se debe tener en cuenta que la cepa sea competitiva. A pesar de que se conoce poco sobre el rol de las bacteriocinas en el medio ambiente; se ha observado que bacterias productoras de bacteriocinas son más competitivas. Además estos metabolitos pueden ser utilizados también para el control biológico de bacterias patógenas. En el laboratorio se cuenta con cepas de Pseudomonas aislados de la rizósfera de cereales de la provincia de Córdoba. Pseudomonas sp. SF4c (cepa nativa de trigo), secreta una bacteriocina de alto peso molecular, aun no caracterizada. HIPOTESIS: El empleo de formulaciones en base a cepas nativas competitivas, altamente eficientes para la promoción del crecimiento vegetal y el control biológico permitirá disminuir el uso de agroquímicos incrementando la producción y/o calidad de los cultivos. Objetivos específicos: 1. Evaluar la capacidad de Pseudomonas nativas de inhibir el crecimiento de hongos fitopatógeno. 2. Analizar la producción de bacteriocinas en Pseudomonas spp. 3. Purificar parcialmente la bacteriocina secretada por Pseudomonas sp. SF4c. Para llevar a cabo este proyecto, - Se probará la capacidad de Pseudomonas de inhibir el crecimiento de hongos fitopatógenos en medio agar dextrosa papa. En las cepas biocontroladoras, se buscarán los genes implicados en la síntesis de metabolitos secundarios, mediante PCR usando primer específicos. - Se analizará la producción de bacteriocinas en Pseudomonas nativas. En las cepas bacteriocinogénicas se realizarán estudios adicionales para conocer la estabilidad de estos compuestos (sensibilidad a enzimas proteolíticas, calor, UV). -Se purificará la bacteriocina secretada por Pseudomonas sp. SF4C, mediante cromatografía de exclusión molecular, las fracciones recogidas serán analizados en geles de poliacrilamida. La identificación de la proteína será realizada por espectrometría de masa MALDI-TOF. Se espera encontrar dentro de la colección, cepas capaces de controlar el desarrollo de hongos fitopatógenos, dilucidar los mecanismos mediante el cual ejerce su efecto de biocontrol y avanzar en el conocimiento de nuevas bacteriocinas. A nivel industrial, existe en el futuro la posibilidad de que estas bacterias puedan ser utilizadas en la formulación de inoculantes para ser usados en la fertilización de cultivos de cereales que son de gran importancia económica para la región, y/o como agentes de control biológico.

Aproximación al diseño de sistemas de bio-reactores para la delignificación de materiales lignocelulósicos y para la decontaminación de suelos y efluentes. Approximation to the design of bio-reactors systems for the delignificación of lignocellulosic materials and for the decontamination of soil and effluents

Los materiales lignocelulósicos residuales de las actividades agroindustriales pueden ser aprovechados como fuente de lignina, hemicelulosa y celulosa. El tratamiento químico del material lignocelulósico se debe enfrentar al hecho de que dicho material es bastante recalcitrante a tal ataque, fundamentalmente debido a la presencia del polímero lignina. Esto se puede lograr también utilizando hongos de la podredumbre blanca de la madera. Estos producen enzimas lignolíticas extracelulares fundamentalmente Lacasa, que oxida la lignina a CO2. Tambien oxida un amplio rango de sustratos ( fenoles, polifenoles, anilinas, aril-diaminas, fenoles metoxi-sustituídos, y otros), lo cual es una buena razón de su atracción para aplicaciones biotecnológicas. La enzima tiene potencial aplicación en procesos tales como en la delignificación de materiales lignocelulósicos y en el bioblanqueado de pulpas para papel, en el tratamiento de aguas residuales de plantas industriales, en la modificación de fibras y decoloración en industrias textiles y de colorantes, en el mejoramiento de alimentos para animales, en la detoxificación de polutantes y en bioremediación de suelos contaminados. También se la ha utilizado en Q.Orgánica para la oxidación de grupos funcionales, en la formación de enlaces carbono- nitrógeno y en la síntesis de productos naturales complejos. HIPOTESIS: Los hongos de podredumbre blanca, y en condiciones óptimas de cultivo producen distintos tipos de enzimas oxidasas, siendo las lacasas las más adecuadas para explorarlas como catalizadores en los siguientes procesos:  Delignificación de residuos de la industria forestal con el fin de aprovechar tales desechos en la alimentación animal.  Decontaminación/remediación de suelos y/o efluentes industriales. Se realizarán los estudios para el diseño de bio-reactores que permitan responder a las dos cuestiones planteadas en la hipótesis. Para el proceso de delignificación de material lignocelulósico se proponen dos estrategias: 1- tratar el material con el micelio del hongo adecuando la provisión de nutrientes para un desarrollo sostenido y favorecer la liberación de la enzima. 2- Utilizar la enzima lacasa parcialmente purificada acoplada a un sistema mediador para oxidar los compuestos polifenólicos. Para el proceso de decontaminación/remediación de suelos y/o efluentes industriales se trabajará también en dos frentes: 3) por un lado, se ha descripto que existe una correlación positiva entre la actividad de algunas enzimas presentes en el suelo y la fertilidad. En este sentido se conoce que un sistema enzimático, tentativamente identificado como una lacasa de origen microbiano es responsable de la transformación de compuestos orgánicos en el suelo. La enzima protege al suelo de la acumulación de compuestos orgánicos peligrosos catalizando reacciones que involucran degradación, polimerización e incorporación a complejos del ácido húmico. Se utilizarán suelos incorporados con distintos polutantes(por ej. policlorofenoles ó cloroanilinas.) 4) Se trabajará con efluentes industriales contaminantes (alpechínes y/o el efluente líquido del proceso de desamargado de las aceitunas). The lignocellulosic raw materials of the agroindustrial activities can be taken advantage as source of lignin, hemicellulose and cellulose. The chemical treatment of this material is not easy because the above mentioned material is recalcitrant enough to such an assault, due to the presence of the lignin. This can be achieved also using the white-rot fungi of the wood. It produces extracellular ligninolitic enzymes, fundamentally Laccase, which oxidizes the lignin to CO2. The enzyme has application in such processes as in the delignification of lignocellulosic materials and in the biobleaching of fibers for paper industry, in the treatment of waste water of industrial plants, in the discoloration in textile industries, in the improvement of food for ruminants, in the detoxification of polutants and in bioremediation of contaminated soils. HYPOTHESIS: The white-rot fungi produce different types of enzymes, being the laccases the most adapted to explore them as catalysts in the following processes:  Delignification of residues of the forest industry in order to take advantage of such waste in the animal feed.  Decontamination of soils and / or waste waters. The studies will be conducted for the design of bio reactors that allow to answer to both questions raised in the hypothesis. For the delignification process of lignocellulosic material they propose two strategies: 1- to treat the material with the fungi 2-to use the partially purified enzyme to oxidize the polyphenolic compounds. For the soil and/or waste water decontamination process, we have: 3- Is know that the enzyme protects to the soil of the accumulation of organic dangerous compounds catalyzing reactions that involve degradation, polymerization and incorporation to complexes of the humic acid. There will be use soils incorporated into different pollutants. 4- We will work with waste waters (alpechins or the green olive debittering effluents.

Electroquímica de sustancias de interés en los sistemas agroalimentario y de sanidad animal. Desarrollo de biosensores electroquímicos. Aplicaciones analíticas.Electrochemistry of substances of interest in agroalimentary and animal health systems. Development of electrochemical biosensors. Analytical applications.

Se estudiarán los mecanismos de reacción electroquímica de las micotoxinas (metabolitos tóxicos generados por hongos) citrinina (CIT), patulina (PAT) y moniliformina (MON), de los antioxidantes naturales alfa, beta, gama y delta tocoferoles, de los flavonoides fisetina (FIS), morina (MOR), luteolina (LUT), rutina (RUT), buteina (BUT), naringenina (NAR) y miricetina (MIR) y de las hormonas esteroides estradiol (EDIOL), estrona (EONA) y estriol (ETRIOL). Por otra parte, se implementarán técnicas electroanalíticas para la detección y cuantificación de estos sustratos en muestras de matrices naturales que los contengan. Se realizará el diseño y caracterización de biosensores enzimáticos a partir de peroxidasas y/o fosfatasa alcalina para la determinación de la micotoxina CIT y de los flavonoides y, por otro, de inmunosensores para las micotoxinas ocratoxina A (OTA) y PAT y hormonas. Para el anclaje de enzimas y/o anticuerpos, se estudiarán las propiedades de electrodos modificados por monocapas autoensambladas, nanotubos de carbono y partículas magnéticas. Se usarán las técnicas de voltamperometría cíclica, de onda cuadrada y de redisolución con acumulación adsortiva, espectroscopías de impedancia electroquímica, electrólisis a potencial controlado, uv-vis e IR, microbalanza de cristal de cuarzo y microscopías de alta resolución (SEM, TEM, AFM). La importancia de este proyecto apunta a la obtención de nuevos datos electroquímicos de los sustratos indicados y conocimientos relacionados con la aplicación de electrodos modificados en la preparación de biosensores y en el desarrollo de técnicas alternativas para la determinación de los analitos mencionados precedentemente. Electrochemical reaction mechanisms of mycotoxins (toxic metabolites generated by fungi) citrinin (CIT), Patulin (PAT) and moniliformin (MON), natural antioxidants alpha, beta, gamma and delta tocopherols, flavonoids fisetin (FIS), morin (MOR), luteolin (LUT), rutin (RUT), butein (BUT), naringenin (NAR), miricetin (MIR) and steroid hormones estradiol (EDIOL), estrone (EONA) and estriole (ETRIOL) will be explored. On the other hand, electroanalytical techniques for the detection and quantification of these substrates in samples of natural matrices will be implemented. The design and characterization of enzymatic biosensors from peroxidases and/or from alkaline phosphatase for the determination of CIT and flavonoids, and also of inmunosensors for ochratoxin A (OTA) and PAT and hormones will be performed. For the anchor of enzymes and/or antibody, properties of electrodes modified by self assembled monolayers, carbon nanotubes and magnetic particles will be explored. Cyclic, square wave and adsorptive stripping voltammetries, electrochemical impedance spectroscopy, controlled potential electrolysis, uv-vis and IR, quartz crystal microbalance and high-resolution microcopies (SEM, TEM, AFM) will be used. The importance of this project is aimed at obtaining new electrochemical data for the indicated substrates and knowledge on the application of modified electrodes in preparation of biosensors and in the development of alternative techniques for the determination of the above-mentioned analytes.

Caracterización de las interacciones allium cepa - microorganismos beneficiosos y generación de estrategias de bajo impacto ambiental para el manejo sustentable de enfermedades de cebolla causadas por hongos de suelo.

La cebolla es una de las hortalizas más importantes a nivel mundial y uno de los principales rubros dentro de las exportaciones de hortalizas frescas de Argentina. Las pérdidas causadas por enfermedades por hongos de suelo constituyen una limitación en la productividad de este cultivo. El rol de las bacterias promotoras de crecimiento vegetal (Plant Growth Promoting Rhizobacteria, PGPR) en protección biológica contra patógenos ha sido ampliamente descripto en diferentes sistemas vegetales. En la última década, un particular interés ha sido enfocado a la comprensión y el estudio de los mecanismos de defensa de las plantas. Sin embargo, los procesos de bioprotección durante la interacción entre estos microorganismos benéficos y diversos patógenos aún son escasamente abordados a niveles moleculares y fisiológicos. Las vías de señalización en las plantas han sido propuestas como actores importantes en los mecanismos de control biológico de enfermedades. Numerosos estudios han demostrado la complejidad de los cambios transcripcionales que ocurren en una planta durante la colonización de raíces por PGPR, remarcando que un mejor conocimiento de los eventos moleculares desencadenados resultaría en una profunda comprensión del potencial bioprotector de estos microorganismos beneficiosos presentes en el suelo. Por otro lado, la creciente necesidad de disminuir el impacto ambiental que implica el uso masivo de productos químicos para el control de plagas en general (patógenos, artrópodos y malezas) en cultivos ha direccionado los esfuerzos hacia el desarrollo de estrategias capaces de minimizar el efecto nocivo que los compuestos químicos pueden tener sobre el ecosistema, contribuyendo de esta manera a la sustentabilidad de la agricultura. Es por lo expuesto que este proyecto nos planteamos el objetivo de general conocimientos útiles para desarrollar herramientas que permitan ejecutar estrategias de manejo de hongos de suelo patógenos para cultivos de cebolla, utilizando el biocontrol como medio de bajo impacto ambiental.