Fast and reliable calibration of solid substrate fermentation kinetic models using advanced non-linear programming techniques

Calibration of mechanistic kinetic models describing microorganism growth and secondary metabolite production on solid substrates is difficult due to model complexity given the sheer number of parameters needing to be estimated and violation of standard conditions of numerical regularity. We show how advanced non-linear programming techniques can be applied to achieve fast and reliable calibration of a complex kinetic model describing growth of Gibberella fujikuroi and production of gibberellic acid on an inert solid support in glass columns. Experimental culture data was obtained under different temperature and water activity conditions. Model differential equations were discretized using orthogonal collocations on finite elements while model calibration was formulated as a simultaneous solution/optimization problem. A special purpose optimization code (IPOPT) was used to solve the resulting large-scale non-linear program. Convergence proved much faster and a better fitting model was achieved in comparison with the standard sequential solution/optimization approach. Furthermore, statistical analysis showed that most parameter estimates were reliable and accurate.

Papel de los factores ambientales en el desarrollo de la diabetes mellitus insulino dependiente (DMID) en niños venezolanos / Role of environmental factors in the development of IDDM in venezuelan children

En vista de la controversia surgida alrededor del papel que podrían tener los factores ambienttales, como la albúmina de la leche de vaca y/o las infecciones virales en la etiología de la DMDID, se realizó un estudio para determinar la relación entre estos acontecimientos y el riesgo subsecuente de desarrollar DMID en 40 niños diabéticos de raza hispánica, menores de 18 años. Cuarenta niños controles seleccionados por edad, sexo y raza fueron analizados al mismo tiempo. Los padre de los niños completaron su cuestionario acerca de los hábitos alimentarios en la niñez, adaptación al medio e historia familiar. Fueron utilizados el método Xcuadrado y la prueba de Fisher para analizar los resultados. En contramos que el 20 por ciento de los controles y el 10 por ciento de los DMID (NS), nunca fueron amamantados, que el 95 por ciento de los controles vs el 65 por ciento de los DMID (p<0.001) recibieron leche de vaca desde el nacimiento, sola o en combinación con leche materna y que el 60 por ciento de los controles (NS), fueron amamantados (solo o combiandos con leche de vaca) por más de tres meses. Estos resultados no apoyan la hipótesis que la temprana exposición a los sustitutos de la leche materna incrementa el riesgo de DMID en niños venezolanos. El estudio, reveló sin embargo que la historia familiar de diabetes mellitus estuvo presente en el 55 por ciento de DMID vs el 30 por ciento de los controles y el antecedente de infección por parotiditis antes de manifestarse la diabetes, fue recogido en el 42.5 por ciento de los DMID en comparación con un 12.5 por ciento en los controles (p=0.005). Otras infecciones virales (rubeola, varicela) no fueron significativas. Los resultados sugieren que hay una asociación entre la historia familiar de diabetes mellitus y la infecciones virales, con el desarrollo de la DMID en este grupo de niños