己酸乙酯酯化真菌筛选及发酵条件研究

本文主要研究了具有己酸乙酯酯化活性的真菌菌株的筛选和发酵条件优化。从大曲和糟醅样品中分离纯化获得79株产生透明圈的丝状真菌，菌落形态初步识别结果显示分离菌株包括红曲霉属、根霉属及曲霉属等菌株。其中菌株EM-56酯化酶活力最强，发酵获得的粗酶制剂酶活为172.36 u。根据显微形态、菌落形态及生理生化特征，初步鉴定该菌株为曲霉科红曲霉属紫色红曲霉（Monascus purpureus）。 在此基础上重点研究了菌株EM-56在不同培养基成分及不同培养条件下的产酶情况，确定了最佳培养基和培养条件。通过单因素实验确定在基础培养基中添加最佳碳源为葡萄糖，最佳氮源为蛋白胨。正交优化实验结果确定了最佳培养基组成：以麸皮为基础培养基，添加葡萄糖 2%，蛋白胨 0.3 %，KH2PO4.3H2O 0.05 %，MgSO4.7H2O 0.06 %。菌株EM-56在上述培养基中的最佳发酵条件为：初始pH 5.5，发酵温度为35°C，发酵时间7d，种龄48h，接种量8%，装瓶量50g / 瓶（500mL）。在最佳培养基和发酵条件下，菌株EM-56发酵获得的粗酶制剂酶活达到241.56 u，比优化前提高了40.15%。 In this paper, the research focuses on the selection of fungus with esterifying activity and optimization of fermentation conditions. We isolated 79 strains which had transparent zones from Daqu and fermented grains. The isolated strains contained Monascus、Rhizopus and Aspergillus through primary morphology analysis. The strain of EM-56 which produces strongest esterase was selected. The enzyme activity reached 172.36u. According to related literature, EM-56 was identified as Monascus purpureus through morphology analysis and biochemical determination. We also studied the effects of different medium and fermentation conditions on the esterase production of strain EM-56. The optimal medium and fermentation conditions were determined. Single factor experiment result shows that the optimal carbon source added is glucose and the optimal nitrogen source added is peptone. The optimal fermentation medium determined by orthogonal optimization test is as follows: wheat bran as substrate, glucose 2%, peptone 0.3%, KH2PO4.3H2O 0.05%，MgSO4.7H2O 0.06%. The optimal fermentation conditions are: initial pH 5.5, cultural temperature 35°C, cultural time 7d, seed age 48h, inoculation 8%, medium mass 50g / flask（500mL）. The esterse activity of EM-56 cultivated in the optimal medium and fermentation conditions reached 241.56u and increased by 40.15% compared with the original activity.

微生物酶法拆分消旋芳香族氨基酸的研究

通过单因子和多因子摇瓶正交试验，确定了米曲霉液态发酵产氨基酰化酶的最佳发酵条件。优化发酵培养基组成（ρ/g L-1）： 葡萄糖40,蔗糖10,可溶性淀粉20,蛋白胨2.5,马铃薯液1 000mL, pH自然。培养基装量50mL/250mL三角瓶，接种量4%。培养温度30℃，转速100 rmin-1，发酵时间42h。每50mL培养物的总酶活由优化前的2627U提高到7338U，是优化前的2.79倍。 研究了米曲霉氨基酰化酶的部分酶学性质，该酶催化反应的最适pH为7.0，最适温度为40℃，低浓度的Co2+（5×10-4mol/L）对酶活激活作用显著，催化反应过程中，底物浓度大于0.2 mol/L时，存在高浓度底物抑制酶活力现象。 初步探索了包埋法固定化米曲霉氨基酰化酶的载体，在实验的五种载体中，以海藻酸钠为载体包埋固定化米曲霉氨基酰化酶酶活保留率高，且操作简单，成本低廉。对包埋法固定化米曲霉氨基酰化酶酶学性质进行了研究，较游离米曲霉氨基酰化酶，最适温度未发生改变，最适pH向碱性范围偏移至8.0，对酸碱和热的稳定性增强，最适底物浓度增大到0.4 mol/L。 根据氨基酰化酶能立体专一水解L-氨基酰化物的特点，利用米曲霉氨基酰化酶对消旋苯丙氨酸进行了拆分。在米曲霉氨基酰化酶选择性的作用于底物N-乙酰-L-苯丙氨酸，得到L-苯丙氨酸后，通过732阳离子树脂和结晶法分别将L-苯丙氨酸和N-乙酰-D-苯丙氨酸分离，N-乙酰-D-苯丙氨酸通过酸水解脱去乙酰基得到D-苯丙氨酸，拆分得到光学纯度为98%的L-苯丙氨酸（收率84.8%）和光学纯度为92.3%的D-苯丙氨酸（收率89.5%）。 separate factors tests and orthogonal experiments,the optimum fermentation conditions of aminoacylase –producing Aspergillus oryzae were determined, as follows（ρ/g L-1）,glucose 40,sucrose 10,soluble starch 20,peptone 2.5，potato juice 1000ml, inoculation volume 4%and fermentation temperature 30℃,rotation speed 100rmin-1.The highest total enzyme activity ,7338μ,was obtained after fermentation for 42 h, increased by 279% compared with the original value of 2627μbefore optimization. We dicussed partial characteristics of aminoacylase. The optimal pH and temperature of aminoacylase were 7.0 and 40℃ respectively. Low- concentration Co2+ (5×10-4mol/L）activated the aminoacylase remarkably while high-concentration substrate lowered the aminoacylase . Five vectors has been used for immobolizing the enzyme and calcium alginate showed to be the best one for it had the slightest influence on the enzyme activity, easy to operate ,and low in price, comparing with other fours. The enzymatic charateristic study showed that its optimum temperature didn’t change, but the optimum pH and substrat concentration were higher after immobilization. The stability of immobolized enzyme to acid, alkaline and heat rised as well. The aminoacylse from Aspergillus oryzae was used to resolute racemic phenylalanine to obtain D-phenylalanine. After catalyzing process, we took two methods to separate D-phenylalanine .In end,L-phenylalanine was obtained with 98% optical purity in 84.8% yield, D-phenylalanine was obtained with 92.3% optical purity in 89.5% yield.

Biosorption of Cd2+, Cu2+, Ni2+ and Zn2+ ions from aqueous solutions by pretreated biomass of brown algae

In this paper, marine brown algae Laminaria japonica was chemically modified by crosslinking with epichlorohydrin (EC1 and EC2), or oxidizing by potassium permanganate (PC), or crosslinking with glutaraldehyde (GA), or only washed by distilled water (DW). They were used for equilibrium sorption uptake studies with Cd2+, Cu2+, Ni2+ and Zn2+.

Biosorption of Cd2+, Cu2+, Ni2+ and Zn2+ ions from aqueous solutions by pretreated biomass of brown algae

In this paper, marine brown algae Laminaria japonica was chemically modified by crosslinking with epichlorohydrin (EC1 and EC2), or oxidizing by potassium permanganate (PC), or crosslinking with glutaraldehyde (GA), or only washed by distilled water (DW). They were used for equilibrium sorption uptake studies with Cd2+, Cu2+, Ni2+ and Zn2+. The experimental data have been analyzed using Langmuir, Freundlich and Redlich-Peterson isotherms. The results showed that the biosorption equilibrium was well described by both the Langmuir and Redlich-Peterson isotherms.

Crescimento de fungos na superfície de madeira de caixas do tipo 'K' usadas para hortaliças.

A madeira é o material mais utilizado para embalagem de hortaliças noBrasil, principalmente devido ao seu baixo custo e alta resistênciamecânica. O objetivo deste trabalho foi estimar a absorção e a perdaprogressiva de água de ripas de madeira de Pinus utilizadas namontagem de caixas do tipo "K" em três condições de umidade relativae determinar o crescimento de fungos em sua superfície. O experimentofoi conduzido no Laboratório de Pós-Colheita da Embrapa Hortaliças, emBrasília-DF, em 2003. Trinta ripas novas de madeira de Pinus (52 x 6 x0,6cm) foram pesadas individualmente, imersas em água durante 1h epesadas novamente para avaliar a absorção de água. Em outroexperimento, dez ripas foram incubadas ao acaso em cada uma das trêscâmaras úmidas (61%, 86% e 94% UR) mantidas a 25oC (±2oC). A perda progressiva de água foi avaliada por pesagens diárias das ripasindividualmente e o desenvolvimento de fungos na madeira foi avaliadocom uma escala de notas (0-3) durante oito dias. A madeira nova dePinus pode absorver até 38% de seu peso em água, e permanecerúmida durante vários dias de acordo com a condição dearmazenamento. A umidade relativa do ambiente afetou a taxa de perdade água diária da madeira, estimada em 4,7%, 2,5% e 1,0%respectivamente a 61% UR, 86% UR e 94% UR, e ao final de oito diasalcançou 37,5%, 19,9% e 7,9%, respectivamente. Os fungospredominantes foram Trichoderma harzianum e Rhizopus stolonifer, mastambém observou-se crescimento de Aspergillus sp. e Penicillium sp.

Identificação dos principais fungos das sementes de trigo.

Procedimento para identificação dos fungos das sementes de trigo; Descrição diagnostica dos principais fungos das sementes de trigo; Sclerotium Tode; Rhizoctonia DC; Chaetomium Kunze; Pleospora Rabenh; Sporobolomyces Kluy. & Niel; Rhodotorula Harrison; Phoma Sacc.; Septoria tritici Rob; Stagonospora nodorum (Berk.) Cas. & Germ.; Stagonospora avenae (Frank) Bisset f. sp. triticae; Colletotrichum graminicola (Ces.) Wilson; Fusarium tricinctum (Corda) Sacc; Fusarium moniliforme Sheldon; Fusarium avenaceum (Fr.) Sacc; Fusarium acuminatum Ell. & Kellerm; Fusarium equiseti (Corda) Sacc.; Fusarium graminearum Schw.; Mucor Micheli; Rhizopus Ehrenb; Aspergillus Link.; Penicillium Link.; Alternaria Nees; Epicoccum Link; Cladosporium Link; Nigrospora Zimm; Curvularia Boedijn; Drechslera tritici-repentis (Died.) Drech; Bipolaris sorokiniana (Sacc. in Sorok.) Shoem; Chave sistemática dos principais fungos de sementes de trigo; Ilustrações dos principais fungos encontrados em sementes de trigo.

Identificação dos principais fungos das sementes de trigo.

Procedimento para identificação dos fungos das sementes de trigo; Descrição diagnostica dos principais fungos das sementes de trigo; Sclerotium Tode; Rhizoctonia DC; Chaetomium Kunze; Pleospora Rabenh; Sporobolomyces Kluy. & Niel; Rhodotorula Harrison; Phoma Sacc.; Septoria tritici Rob; Stagonospora nodorum (Berk.) Cas. & Germ.; Stagonospora avenae (Frank) Bisset f. sp. triticae; Colletotrichum graminicola (Ces.) Wilson; Fusarium tricinctum (Corda) Sacc; Fusarium moniliforme Sheldon; Fusarium avenaceum (Fr.) Sacc; Fusarium acuminatum Ell. & Kellerm; Fusarium equiseti (Corda) Sacc.; Fusarium graminearum Schw.; Mucor Micheli; Rhizopus Ehrenb; Aspergillus Link.; Penicillium Link.; Alternaria Nees; Epicoccum Link; Cladosporium Link; Nigrospora Zimm; Curvularia Boedijn; Drechslera tritici-repentis (Died.) Drech; Bipolaris sorokiniana (Sacc. in Sorok.) Shoem; Chave sistemática dos principais fungos de sementes de trigo; Ilustrações dos principais fungos encontrados em sementes de trigo.

Investigation of polyhydroxyalkanoate production by an activated sludge microbial consortium treating artificial dairy wastewater

Petrochemical plastics/polymers are a common feature of day to day living as they occur in packaging, furniture, mobile phones, computers, construction equipment etc. However, these materials are produced from non-renewable materials and are resistant to microbial degradation in the environment. Considerable research has therefore been carried out into the production of sustainable, biodegradable polymers, amenable to microbial catabolism to CO2 and H2O. A key group of microbial polyesters, widely considered as optimal replacement polymers, are the Polyhydroxyalkaonates (PHAs). Primary research in this area has focused on using recombinant pure cultures to optimise PHA yields, however, despite considerable success, the high costs of pure culture fermentation have thus far hindered the commercial viability of PHAs thus produced. In more recent years work has begun to focus on mixed cultures for the optimisation of PHA production, with waste incorporations offering optimal production cost reductions. The scale of dairy processing in Ireland, and the high organic load wastewaters generated, represent an excellent potential substrate for bioconversion to PHAs in a mixed culture system. The current study sought to investigate the potential for such bioconversion in a laboratory scale biological system and to establish key operational and microbial characteristics of same. Two sequencing batch reactors were set up and operated along the lines of an enhanced biological phosphate removal (EBPR) system, which has PHA accumulation as a key step within repeated rounds of anaerobic/aerobic cycling. Influents to the reactors varied only in the carbon sources provided. Reactor 1 received artificial wastewater with acetate alone, which is known to be readily converted to PHA in the anaerobic step of EBPR. Reactor 2 wastewater influent contained acetate and skim milk to imitate a dairy processing effluent. Chemical monitoring of nutrient remediation within the reactors as continuously applied and EBPR consistent performances observed. Qualitative analysis of the sludge was carried out using fluorescence microscopy with Nile Blue A lipophillic stain and PHA production was confirmed in both reactors. Quantitative analysis via HPLC detection of crotonic acid derivatives revealed the fluorescence to be short chain length Polyhydroxybutyrate, with biomass dry weight accumulations of 11% and 13% being observed in reactors 1 and 2, respectively. Gas Chromatography-Mass Spectrometry for medium chain length methyl ester derivatives revealed the presence of hydroxyoctanoic, -decanoic and -dodecanoic acids in reactor 1. Similar analyses in reactor 2 revealed monomers of 3-hydroxydodecenoic and 3-hydroxytetradecanoic acids. Investigation of the microbial ecology of both reactors as conducted in an attempt to identify key species potentially contributing to reactor performance. Culture dependent investigations indicated that quite different communities were present in both reactors. Reactor 1 isolates demonstrated the following species distributions Pseudomonas (82%), Delftia acidovorans (3%), Acinetobacter sp. (5%) Aminobacter sp., (3%) Bacillus sp. (3%), Thauera sp., (3%) and Cytophaga sp. (3%). Relative species distributions among reactor 2 profiled isolates were more evenly distributed between Pseudoxanthomonas (32%), Thauera sp (24%), Acinetobacter (24%), Citrobacter sp (8%), Lactococcus lactis (5%), Lysinibacillus (5%) and Elizabethkingia (2%). In both reactors Gammaproteobacteria dominated the cultured isolates. Culture independent 16S rRNA gene analyses revealed differing profiles for both reactors. Reactor 1 clone distribution was as follows; Zooglea resiniphila (83%), Zooglea oryzae (2%), Pedobacter composti (5%), Neissericeae sp. (2%) Rhodobacter sp. (2%), Runella defluvii (3%) and Streptococcus sp. (3%). RFLP based species distribution among the reactor 2 clones was as follows; Runella defluvii (50%), Zoogloea oryzae (20%), Flavobacterium sp. (9%), Simplicispira sp. (6%), Uncultured Sphingobacteria sp. (6%), Arcicella (6%) and Leadbetterella bysophila (3%). Betaproteobacteria dominated the 16S rRNA gene clones identified in both reactors. FISH analysis with Nile Blue dual staining resolved these divergent findings, identifying the Betaproteobacteria as dominant PHA accumulators within the reactor sludges, although species/strain specific allocations could not be made. GC analysis of the sludge had indicated the presence of both medium chain length as well short chain length PHAs accumulating in both reactors. In addition the cultured isolates from the reactors had been identified previously as mcl and scl PHA producers, respectively. Characterisations of the PHA monomer profiles of the individual isolates were therefore performed to screen for potential novel scl-mcl PHAs. Nitrogen limitation driven PHA accumulation in E2 minimal media revealed a greater propensity among isoates for mcl-pHA production. HPLC analysis indicated that PHB production was not a major feature of the reactor isolates and this was supported by the low presence of scl phaC1 genes among PCR screened isolates. A high percentage distribution of phaC2 mcl-PHA synthase genes was recorded, with the majority sharing high percentage homology with class II synthases from Pseudomonas sp. The common presence of a phaC2 homologue was not reflected in the production of a common polymer. Considerable variation was noted in both the monomer composition and ratios following GC analysis. While co-polymer production could not be demonstrated, potentially novel synthase substrate specificities were noted which could be exploited further in the future.

Savory peptides present in Moromi obtained from soy sauce fermentation of yellow soybean

The presence of savory peptides in moromi has been investigated. Moromi was prepared by fermenting yellow soybean using Aspergillus oryzae as the starter at the first step (mold fermentation) and 20% brine solution at the next step (brine fermentation). The moromi was then ultrafiltered stepwise using membranes with MW cut-offs of 10,000, 3,000, and 500 Da, respectively. The fraction with MW <500 Da was chromatographed using Sephadex G-25 SF to yield four fractions, 1-4. Analysis of soluble peptides, NaCl content, alpha-amino nitrogen, amino acid composition, peptide profile using CE coupled with DAD, taste profile and free glutamic acid content, were performed for each fraction. Fraction 2 contained a relatively high total glutamic acid content, but a relatively low free glutamic acid content and had the highest umami taste. This fraction also had more peptides containing non-aromatic amino acids than the other fractions. The peptides present in fraction 2 may play a role, at least in part, in its intense umami taste.

Non-thiazolidinedione antihyperglycaemic agents. Part 3: The effects of stereochemistry on the potency of alpha-methoxy-beta-phenylpropanoic acids.

Rhizopus delemar lipase catalyzed ester hydrolysis of the alpha-methoxy-beta-phenylpropanoate (I) affords the (R)-(+) and (S)-(-) isomers in > 84% enantiomeric excess. Abs. stereochem. was detd. by a single crystal X-ray anal. of a related synthetic analog. The activity of these two enantiomers on glucose transport in vitro and as anti-diabetic agents in vivo is reported and their unexpected equivalence attributed to an enzyme-mediated stereospecific isomerization of the (R)-(+) isomer. Binding studies using recombinant human PPAR-gamma (peroxisomal proliferator activated receptor gamma), now established as a mol. target for this compd. class, indicate a 20-fold higher binding affinity for the (S) antipode relative to the (R) antipode.

Population-based study reveals new risk-stratification biomarker panel for Barrett's esophagus

BACKGROUND & AIMS: The risk of progression of Barrett's esophagus (BE) to esophageal adenocarcinoma (EAC) is low and difficult to calculate. Accurate tools to determine risk are needed to optimize surveillance and intervention. We assessed the ability of candidate biomarkers to predict which cases of BE will progress to EAC or high-grade dysplasia and identified those that can be measured in formalin-fixed tissues. METHODS: We analyzed data from a nested case-control study performed using the population-based Northern Ireland BE Register (1993-2005). Cases who progressed to EAC (n = 89) or high-grade dysplasia =6 months after diagnosis with BE were matched to controls (nonprogressors, n = 291), for age, sex, and year of BE diagnosis. Established biomarkers (abnormal DNA content, p53, and cyclin A expression) and new biomarkers (levels of sialyl Lewis(a), Lewis(x), and Aspergillus oryzae lectin [AOL] and binding of wheat germ agglutinin) were assessed in paraffin-embedded tissue samples from patients with a first diagnosis of BE. Conditional logistic regression analysis was applied to assess odds of progression for patients with dysplastic and nondysplastic BE, based on biomarker status. RESULTS: Low-grade dysplasia and all biomarkers tested, other than Lewis(x), were associated with risk of EAC or high-grade dysplasia. In backward selection, a panel comprising low-grade dysplasia, abnormal DNA ploidy, and AOL most accurately identified progressors and nonprogressors. The adjusted odds ratio for progression of patients with BE with low-grade dysplasia was 3.74 (95% confidence interval, 2.43-5.79) for each additional biomarker and the risk increased by 2.99 for each additional factor (95% confidence interval, 1.72-5.20) in patients without dysplasia. CONCLUSIONS: Low-grade dysplasia, abnormal DNA ploidy, and AOL can be used to identify patients with BE most likely to develop EAC or high-grade dysplasia.

Ethanol-induced water stress and fungal growth

Fungal growth inhibition by ethanol was compared with that caused by five other agents of water stress (at 25, 40 and 42.5°C), using Aspergillus oryzae. Ethanol, KCl, glycerol, glucose, sorbitol, and polyethylene glycol 400 were incorporated into media at concentrations corresponding to water activity (a(w)) values in the range 1 to 0.75. Generally, as temperature increased there was a decrease in the a(w) value at which optimum growth occurred. The a(w) limit for growth on KCl, glycerol, glucose, sorbitol, or polyethylene glycol 400 media was about 0.85, regardless of temperature. However, the a(w) limit for growth on ethanol media varied between 0.97 and 0.99 a(w) and was temperature-dependent. Water stress accounted for up to 31, 18 and 6% of growth inhibition by ethanol at 25, 40, and 42.5°C, respectively. For media containing ethanol, the decrease in growth rate per unit of a(w) reduction was greater as temperature increased. However, ethanol-induced water stress remained constant regardless of temperature, suggesting that other inhibitory effects of ethanol are closely temperature- dependent. Water stress may account for considerably more than 30% of growth inhibition by ethanol in cells that remain metabolically active at higher ethanol concentrations.

Isolamento e produção de agentes de controlo biológico das principais doenças de pós-colheita, em citrinos e pomóideas

Potenciais agentes de biocontrolo foram isolados a partir da microbiota epifítica de folhas e frutos, de citrinos e pomóideas, de diferentes pomares, durante diferentes campanhas e de distintas condições de armazenamento. A atividade antagonista de 1465 microrganismos isolados foi testada em ensaios in vivo em pomóideas face a Penicillium expansum (104 esporos/ml) e em citrinos face a P. digitatum (105 esporos/ml) em frutos feridos e inoculados artificialmente. Aproximadamente 7,6% dos isolados reduziu a severidade (diâmetro da podridão) e a incidência (% podres) em mais de 25%, menos de 3% reduziu ambos os parâmetros em mais de 50%, mas apenas 4 microrganismos preencheram os critérios de seleção, redução da incidência e severidade em mais de 75%. Dos 4 e pelos resultados obtidos em ensaios de seleção secundária e de determinação da concentração mínima eficaz, destacaram-se e selecionaram-se 2 microrganismos, uma bactéria isolada de laranjas „Valencia late‟ e identificada como pertencente ao grupo das Enterobactérias, Pantoea agglomerans PCB-1 e uma levedura isolada a partir da superfície de maças 'Bravo de Esmolfe' identificada como Metschnikowia andauensis PBC-2, com o objetivo de usar dois modelos distintos de agentes de biocontrol, uma bactéria e uma levedura. P. agglomerans é um agente de biocontrolo já conhecido. A estirpe PBC-1 isolada neste trabalho mostrou ter elevada eficácia face aos principais agentes patogénicos na póscolheita de citrinos e pomóideas. M. andauensis é uma levedura recentemente descoberta e a estirpe PBC-2 diz respeito à primeira referência desta espécie como agente de biocontrolo, a qual foi recentemente objeto de concessão de Patente de Invenção Nacional nº 105210, como uma nova estirpe desta espécie para uso como agente de biocontrolo das doenças de póscolheita de frutos. A concentração mínima eficaz dos antagonistas revelou estar dentro dos limites para o seu desenvolvimento comercial. M. andauensis PBC-2 quando aplicada à concentração de 5×106 ufc/ml, permitiu uma redução da incidência e da severidade de 62 e 70%, respetivamente, e quando aplicada a 1×107 ufc/ml, uma redução de 90% de incidência e de 95% de severidade. P. agglomerans PBC-1 aplicada a 1 × 108 ufc/ml em maçãs e em citrinos no controlo de P. expansum e P. digitatum, respetivamente, propiciaram uma redução significativa de cerca de 86% de cada um dos agentes patogénicos. O espectro de ação de M. andauensis PBC-2 foi avaliado, verificando-se o controlo efetivo face a Rhizopus stolonifer, P. expansum e Botritys cinerea, em pera 'Rocha' e em diferentes cultivares de maçã e contra P. digitatum e Penicillium italicum em clementinas e laranjas de diferentes cultivares. Durante 4 épocas, a eficácia de M. andauensis PBC-2, foi avaliada e comparada com o fungicida sintético mais usado comercialmente, Imazalil, em ensaios semicomerciais. Os resultados assemelharam-se aos obtidos com o fungicida, a redução da incidência do bolor azul foi de 90% em maças armazenadas durante 3 meses a 1±0.5 ºC, seguido de 7 dias à temperatura ambiente, para simular o tempo de prateleira. Em ensaios do estudo da dinâmica populacional, verificou-se que o agente de biocontrolo M. andauensis PBC-2 tem uma excelente capacidade colonizadora e que consegue crescer e sobreviver nas feridas, mas também na superfície dos frutos, armazenados à temperatura ambiente e em condições de frio. Pelo contrário, M. andauensis PBC- não apresentou capacidade de sobrevivência no suco gástrico simulado, começando a população a diminuir imediatamente após exposição e passadas 48 h não restava população viável. Diferentes meios de cultura usualmente descritos na produção de leveduras foram testados na produção de M. andauensis PBC-2. Aquele que apresentou a maior população viável ao fim de 40 h de incubação foi o meio YPD, entretanto escolhido para estudos posteriores. O pH mais favorável ao crescimento foi de 6,5, não se observando diferenças significativas entre os crescimentos a 25 e 30 ºC. Estudou-se ainda o efeito da concentração das duas fontes de azoto do meio YPD e elegeu-se a combinação de 10 g/l de extrato de levedura e 20 g/l de peptona. Nos estudos de produção de biomassa dos dois potenciais agentes de biocontrolo, analisou-se o efeito da sacarose, frutose e glucose, como fontes de carbono e otimizou-se a concentração destes açúcares no crescimento em Erlenmeyer. Após 20 h de incubação a população viável de P. agglomerans PBC-1 atingiu 3.9×109, 1.5×109, 3.9×109 ufc/ml, respetivamente. No caso de M. andauensis PBC-2, foi obtida a população de 1.2×108, 5.3×108 e 1,3×108 ufc/ml, com glucose, sacarose e frutose, após 40 h. Os resultados permitem concluir que os dois agentes têm capacidade de metabolizar os açúcares testados, contudo e atendendo à produtividade de biomassa, rendimento, disponibilidade e custo, optou-se por usar a sacarose como fonte de carbono nos restantes ensaios, nomeadamente na transição de Erlenmeyer para reator biológico. Na produção de P. agglomerans PBC-1 escolheu-se o meio SAC (5 g/l sacarose e 5 g/l extrato de levedura). O meio YPS (12.5g/l sacarose, 10 g/l extrato de levedura, 20 g/l peptona) foi usado no aumento de escala de M. andauensis PBC-2. A otimização da produção em reator biológico de P. agglomerans PCB-1 foi realizada submetendo o microrganismo a diferentes condições hidrodinâmicas, testando-se arejamentos, dois tipos de turbina (hélice; rusthon) e dispersores (poroso, em L). Foram igualmente estudados, o efeito da concentração inicial do inoculo e a adição programada da fonte de carbono. Embora tenham sido testadas diferentes variações, o perfil dos diferentes parâmetros analisados foi idêntico, a população máxima viável foi de 3-5×109 ufc/ml. A diferença mais notória foi observada na fermentação com concentração inicial de 107 cfu/ml, que permitiu encurtar em cinco horas a fase lag, o que pode significar uma redução de tempo de fermentação, e consequentemente uma redução de custos. Visando a produção de biomassa a baixo custo, fator importante na implementação de um sistema de controlo biológico, estudou-se a possibilidade de utilizar subprodutos e resíduos da indústria alimentar no crescimento dos agentes de biocontrolo. Subprodutos da indústria de alfarroba e subprodutos e resíduos da indústria de sumos de citrinos foram utilizados na produção de P. agglomerans PBC-1 e de M. andauensis PBC-2, respetivamente. Desta forma, para além de uma redução dos custos de produção, pretendeu-se a valorização de um subproduto (no caso de alfarroba e do bagaço de citrinos) e mitigar os efeitos nefastos de um resíduo (licor), com elevada carga poluente, que gera graves problemas ambientais e que pode ditar o encerramento desta unidade industrial, com efeitos devastadores para a economia local. Realizaram-se extrações de subprodutos da indústria de alfarroba, a diferentes razões sólido/líquido, tempos e temperaturas, de forma a maximizar a extração de açúcares. A potencialidade de utilizar o extrato de açúcares obtido, na produção de P. agglomerans PBC-1 foi avaliada, em ensaios de crescimento em Erlenmeyer, com consequente transição para reator mecanicamente agitado. Os perfis de crescimento da cultura crescida com subprodutos da indústria de alfarroba assemelharam-se aos observados com sacarose como fonte de carbono. A biomassa viável produzida com subprodutos da indústria de alfarroba, foi de 4- 7×109 ufc/ml, o que permite concluir que é uma alternativa viável à produção deste microrganismo. A produção de M. andauensis PBC-2 com subprodutos da indústria de sumos de citrinos, foi estudada em Erlenmeyer tendo como objetivo conhecer os perfis de crescimento do microrganismo, bem como, estudar a melhor combinação desta fonte de carbono e sua concentração. O bagaço de citrinos e um resíduo líquido, que se denominou de licor, foram testados com resultados comparáveis à produção obtida com meio usado como standard, (YPS), sem comprometer a atividade antagonista do agente de biocontrolo. Posteriormente, foi realizada a produção em reator mecanicamente agitado, escolhendo-se para tal o meio YL (10 g/l extrato de levedura e licor à concentração de açúcares de 12.5 g/l). Os parâmetros de crescimento da cultura foram semelhantes aos obtidos com a fonte de carbono comercial. Após aproximadamente 40 h de incubação, a população viável de M. andauensis PCB-2 atingiu 3.1×108 ufc/ml. A produtividade de biomassa e rendimento foi de 0.435 g/l.h e 1.502 g/g, respetivamente, comparável a produtividade de biomassa (0.432 g/l.h) e rendimento (1.4416 g/g) observado no meio YPS. Os resultados obtidos, são uma base sólida para o aumento de escala a um nível laboratorial e semi-industrial, permitiram concluir que é exequível produzir M. andauensis a baixo custo e representam uma possível alternativa para um resíduo. Em estudos dos possíveis modos de ação, de M. andauensis PBC-2, conclui-se que, este agente de biocontrolo, não tem como modos de ação a produção de antibióticos ou de voláteis, uma vez que, não se verificou inibição do crescimento dos agentes patogénicos. A competição por ferro e a produção de enzimas líticas por M. andauensis PBC-2 foi estudada em meios com diferentes concentrações de ferro e em um meio de cultura, com paredes celulares de fungos, como única fonte de carbono. Os resultados obtidos neste estudo sugerem que a produção e secreção de enzimas líticas não é o principal ou o mais importante modo de ação do agente de controlo biológico PBC-2, uma vez que a produção de quitinase observada ao 5 e 7º dia de incubação foi muito baixa, e não foi observada a produção de β-1,3- glucanases e proteases.

Fracionamento por processos de membranas do soro de queijo com vista ao uso na produção de bioetanol

Dissertação de mestrado, Engenharia Biológica, Faculdade de Ciências e da Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

Cloning, sequencing and characterization of a chitin synthase gene fragment from the fungus Phascolomyces articulosus /

Phascolomyces articulosus genomic DNA was isolated from 48 h old hyphae and was used for amplification of a chitin synthase fragment by the polymerase chain reaction method. The primers used in the amplification corresponded to two widely conserved amino acid regions found in chitin synthases of many fimgi. Amphfication resulted in four bands (820, 900, 1000 and 1500 bp, approximately) as visualized in a 1.2% agarose gel. The lowest band (820 bp) was selected as a candidate for chitin synthase because most amplified regions from other fimgi so far exhibited similar sizes (600-750 bp). The selected fragment was extracted from the gel and cloned in the Hinc n site of pUC19. The derived plasmid and insert were designated ^\5C\9'PaCHS and PaCHS respectively. The plasmid pUC19-PaC/fS was digested by several restriction enzymes and was found to contain BamHl and HincU sites. Sequencing of PaCHS revealed two intron sequences and a total open reading frame of 200 amino acids. The derived polypeptide was compared with other related sequences from the EMBL database (Heidelberg, Germany) and was matched to 36 other fiilly or partially sequenced fimgal chitin synthase genes. The closest resemblance was with two genes (74.5% and 73.1% identity) from Rhizopus oligosporus. Southern hybridization with the cloned fragment as a probe to the PCR reaction showed a strong signal at the fragment selected for cloning and weaker signals at the other two fragments. Southern hybridization with partially digested Phascolomyces articulosus genomic DNA showed a single band. The amino acid sequence was compared with sequences from other chitin synthase gene classes using the CLUSTALW program. The chitin synthase fragment from Phascolomyces articulosus was initially grouped in class n along with chitin synthase fragments from Rhizopus oligosporus and Phycomyces blakesleeanus which also belong to the same class, Zygomycetes. Bootstrap analysis using the neighbor-joining method available by CLUSTALW verified such classification. Comparison of PaCHS revealed conservation of intron positions that are characteristic of chitin synthase gene fragments of zygomycetous fungi.