Transformation of Brewery Subproducts into Valuable Biomass Using Mixotrophic Culture of Chlorella pyrenoidosa and Associated Bacteria

Abstract To develop a biorefinery concept applied in the brewery industry, Chlorella pyrenoidosa and a consortium of associated bacteria were cultivated mixotrophically in a continuous photobioreactor using brewery low-value subproducts as an integrative process. Beer production residues were biochemically characterized to assess the most promising options to be used as a nutrient source for microalgal cultivation. Due to its physical and chemical properties, pre-treated weak wort was used to prepare an organic complex culture medium for microalgal biotransformation. Filtration and nitrogen supplementation were necessary to improve nutrient removal and biomass productivity. Maximal removal of nitrate and phosphate obtained were 90% and 100% respectively. Depending on operation conditions, total carbohydrates depuration ranged from 50 - 80%. The initial concentration of total carbohydrates of the weak wort must be adjusted to 2 - 4g/L to maintain a stable equilibrium between microalgal and bacterial growth. The biochemical composition of produced biomass varied depending on the cultivation conditions as well as on its final use. Upon continuous mixotrophic conditions evaluated in this study, C. pyrenoidosa was composed mainly of carbohydrates and protein.

Identification and quantification of limonoid aglycones content of Citrus seeds

ABSTRACT Citrus fruits are recognized as an important source of bioactive molecules such as limonin and nomilin. However, these molecules exhibit low bioavailability, therefore, obtaining these molecules using biotechnological techniques may be an alternative to harvesting them directly from fruits. The aim of this study was to quantify and identify limonoids in the dichloromethane extracts of Citrus seeds of Criolla orange, Oneco tangerine, Tangerine-lemon, Sour orange and Valencia orange from department of Antioquia-Colombia by high performance liquid chromatography with diode array detection, and high-resolution mass spectrometry. Although in all the samples total glycosidic free limonoids were present, Oneco tangerine seeds had the highest concentration, followed by Tangerine-lemon seeds, equivalent to 0.75% and 0.53% per total dry weight, respectively. These results suggest Oneco tangerine seeds may be used as an elite material for biotechnological processes looking for increased production of limonoids to support research and drug development.

Microalgae protoplasts isolation and fusion for biotechnology research / Aislamiento y fusión de protoplastos de microalgas para aplicaciones biotecnológicas

ABSTRACT Protoplasts are microbial or vegetable cells lacking a cell wall. These can be obtained from microalgae by an enzymatic hydrolysis process in the presence of an osmotic stabilizer. In general, protoplasts are experimentally useful in physiological, genetic and biochemical studies, so their acquisition and fusion will continue to be an active research area in modern biotechnology. The fusion of protoplasts in microalgae constitutes a tool for strain improvement because it allows both intra and interspecific genetic recombination, resulting in organisms with new or improved characteristics of industrial interest. In this review we briefly describe the methodology for obtaining protoplasts, as well as fusion methods and the main applications of microalgal platforms.

RESUMEN Los protoplastos son células microbianas o vegetales que carecen de pared celular. Estos pueden obtenerse a partir de microalgas por un proceso de hidrólisis enzimática en presencia de un estabilizador osmótico. En general, los protoplastos son experimentalmente útiles en estudios fisiológicos, genéticos y bioquímicos, por lo que su obtención y fusión continuarán siendo un área de investigación activa en la biotecnología moderna. La fusión de protoplastos en microalgas constituye una herramienta para el mejoramiento de cepas pues permite la recombinación genética intra e interespecífica, logrando así organismos con nuevas características de interés industrial. En esta revisión, describimos brevemente la metodología para obtener protoplastos, métodos de fusión y las principales aplicaciones de las plataformas basadas en microalgas.

Micropropagation of Baccharis antioquensis (Asteraceae) and photoinduction of polyphenols by UV radiation / Micropropagación de Baccharis antioquensis (Asteraceae) y fotoinducción de polifenoles mediante radiación UV

Abstract Polyphenols are a large diversity of chemical types and interactions that can be responsible for a multiplicity of protective functions ranging from toxicity and light/UV shielding to signal transduction. Bacharis antioquensis has been described as a potential source of new photoprotective compounds with antioxidant capacity associated to polyphenols compounds. The aim of the present work was to develop a micropropagation protocol of B. antioquensis and evaluate the production of polyphenols by in vitro plants exposure to UVB radiation. Branches in juvenile stage of B. antioquensis were collected, desinfected and cultured on half strength Murashige and Skoog medium, supplemented or not with growth regulators (TDZ, BA or GA3) on light/darkness conditions and liquid/solid media. After UV treatments, the absorption coefficient in the UVA-UVB range, the antioxidant capacity and the total phenol content (TPC) from all tissue cultures and the wild tissue were evaluated. Growth regulators, light conditions and type of culture medium (solid or liquid) had a favorable effect on the response of explants. Treatments containing BA + GA3 regulators (2 and 0.5 mg/L respectively) and TDZ (0.5 mg/L) showed positive results in bud growth in liquid medium and darkness. Results showed that UVR exhibited promoting effects on the accumulation of polyphenols, enhancing the absorption coefficient in the UVA-UVB range, the antiradical capacity and the TPC of B. antioquensis in vitro plants. Rev. Biol. Trop. 66(2): 754-764. Epub 2018 June 01.

Resumen Los polifenoles son compuestos químicos con una diversidad de interacciones que pueden ser responsables de muchas funciones, que van desde la toxicidad hasta la protección y blindaje contra la luz/UV. Baccharis antioquensis es una fuente potencial de compuestos fotoprotectores con capacidad antioxidante. El objetivo del presente trabajo fue desarrollar un protocolo de micropropagación para B. antioquensis y evaluar la producción de polifenoles in vitro por exposición a la radiación UVB. Ramas juveniles fueron colectadas y cultivadas en medio de Murashige y Skoog (MS) y suplementadas o no con reguladores de crecimiento (TDZ, BA o GA3) en diferentes condiciones de luz/oscuridad y medios líquidos/sólidos. Después de los tratamientos UVR, se midió el espectro de absorción UV y se evaluó el coeficiente de absorción en la región UVA-UVB, la capacidad antioxidante y TPC tanto en las plantas in vitro como en las plantas silvestres. Los tratamientos que contenían reguladores BA + GA3 (2 y 0.5 mg / L respectivamente) y TDZ (0.5 mg / L) mostraron resultados positivos en el crecimiento del brote en medio líquido y en condiciones de oscuridad. Los resultados mostraron que la UVR tiene efectos promotores sobre la acumulación de metabolitos secundarios, aumentando el coeficiente de absorción en la región UVA-UVB, la capacidad antiradicalaria y TPC en las plantas in vitro.

Avances en la propagación vía embriogénesis somática de Psychotria ipecacuanha (Brot. ) Stokes, planta medicinal en peligro crítico / Advances in vitro propagation via somatic embryogenesis of Psychotria ipecacuanha (Brot. ) Stokes, medicinal plant critically endangered

Psychotria ipecacuanha (Brot.) Stokes (Rubiaceae Juss), es una especie vegetal con reconocidas propiedades medicinales. Esta especie se encuentra en peligro crítico de extinción, debido a la sobreexplotación de las poblaciones naturales. Conociendo además las dificultades para su propagación por medio de semillas (debido a la baja tasa de germinación y elevada muerte prematura de las plántulas) y por vía vegetativa (lento crecimiento), el presente trabajo tuvo como objetivo evaluar el potencial de propagación vía embriogénesis somática directa. Segmentos de hojas jóvenes de plantas mantenidas en casa malla fueron desinfectados y sembrados en el medio de cultivo MS (Murashige y Skoog) suplementado con diferentes concentraciones y combinaciones de reguladores de crecimiento. Las combinaciones IBA y BAP a 1 y 2 mg/L y 2 y 1 mg/L, respectivamente; mostraron ser efectivas en la formación de embriones somáticos en esta especie. La procedencia de la planta donadora parece tener influencia en la sensibilidad del tejido foliar a la respuesta. Este es el primer reporte de embriogénesis somática directa para esta especie y el primer reporte de cultivo in vitro de poblaciones colombianas.

Psychotria ipecacuanha (Brot.) Stokes (Rubiaceae Juss), is a specie with known medicinal properties. This species is critically endangered due to overexploitation of natural populations.Besides knowing the difficulties in propagation by seed (due to the low rate of germination and high seedling premature death) and by vegetative (slow growth), the present study evaluated the potential for propagation by using direct somatic embryogenesis.Young leaves segments from plants cultivated in a greenhouse were disinfected and planted in MS medium (Murashige y Skoog), supplemented with different concentrations of growth regulators. IBA and BAP combinations at 1 and 2 mg / L and 2 and 1 mg / L, respectively, shown to be effective in the formation of somatic embryos in this species. The origin of the donor plant seems to influence foliar tissue sensitivity to the answer. This is the first report of direct somatic embryogenesis for this species and the first report of in vitro culture of Colombian populations.

Cultivos celulares de Choibá Dipteryx oleifera Benth / Cell cultures of Choiba Dipteryx oleifera Benth

Choibá (Dipteryx oleifera Benth) es un árbol de la familia Fabaceae (Papilionoideae), con una distribución geográfica reportada desde Nicaragua hasta Colombia a una altura de hasta 1000 msnm. Crece en bosque húmedo, muy húmedo o premontano húmedo. Esta especie es considerada vulnerable debido a la sobreexplotación de su madera, ya que es un árbol altamente apetecido por esta y por sus frutos. Su almendra almacena una buena cantidad de aceites con potencial para la industria alimentaria, lo que podría resultar en una nueva fuente alimenticia, por lo cual el cultivo in vitro de vegetales con el propósito de producir compuestos de interés, marca un punto de partida para reducir el uso del suelo y lograr componentes bioactivos bajo condiciones controladas. En este trabajo, como una primera etapa experimental, se evaluó el crecimiento celular en suspensiones, a partir de callo inducido en explantes de cotiledón; se ensayaron 6 tratamientos diferentes, la mitad de estos con MS como medio basal y la otra mitad con B5, cada uno de los dos grupos con un control y la combinación hormonal de 2.5 mg/L de 2,4-D y 1 mg/L de BAP o kinetina, suplementado con adenina, biotina, glutamina y ácido pantoténico y 30 g/L de sacarosa, bajo completa oscuridad. Se encontró que dos tratamientos con MS en combinación con 2.5 mg/L de 2,4-D y 1 mg/L de kinetina o BAP fueron los mejores.

Choibá (Dipteryx olifera) is a tree of the Fabaceae family, with a geographical distribution reported from Nicaragua to Colombia, nearly 1.000 msnm in a tropical rain forest. This species is a highly desired tree for its timber and fruits, the kernel store a lot of important oils for the food industry, resulting in a new possible food source, so we are making in vitro cultivation of vegetables with the purpose of producing compounds of interest and that mark a starting point on the reduction of land use and it achieves bioactive components under controlled conditions. In this work, as a first experimental step was evaluated the tissue cell growth in suspension, using fragments of cotyledon and testing 6 different treatments, the half of those with MS as basal medium and the other half with B5, each of the two groups with one control and hormone combination of 2.5 mg/L 2,4-D and 1 mg/L BAP or kinetin, supplemented with adenine, biotin, pantothenic acid and glutamine and 30 g l sucrose under complete darkness. It was found that two treatments with MS in combination with 2.5 mg/L 2,4-D and 1 mg/L kinetin or BAP were the best.

Las estatinas: química, técnicas analíticas, biosíntesis y farmacocinética / Statins: chemistry, analytical techniques, biosynthesis and pharmacokinetics

Antecedentes: Las estatinas presentan principalmente un efecto hipocolesterolémico, pero asimismo acciones biológicas adicionales, como efecto antiinflamatorio e inmunomodulador, actividad antioxidante, reducción de la incidencia de algunos tipos de cáncer, efectos benéficos en el metabolismo óseo y en el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas y el SIDA. Se dividen en dos clases: las estatinas naturales y las sintéticas, las cuales surgen como producto de la necesidad de potencializar el efecto de las primeras. Estas propiedades han impulsado las investigaciones encaminadas a la comprensión de su comportamiento químico y sus propiedades fisicoquímicas, así como la comprensión de la relación entre sus estructuras y las ya mencionadas actividades. Su estudio ha permitido el desarrollo de técnicas analíticas eficientes tanto para su determinación en diferentes matrices, como la optimización de los procesos de extracción, separación, cuantificación y elucidación estructural, así como ahondar en el planteamiento de sus rutas biosintéticas, lo que aportará herramientas para poder intervenir, mediante la biotecnología, en los procesos biosintéticos, buscando el aumento de su producción por un organismo específico. Objetivos: El objetivo de este trabajo es presentar una revisión de la química, biosíntesis, farmacocinética y técnicas analíticas para la determinación de las estatinas con el fin de aportar, de manera rápida, conocimientos a quienes realizan investigaciones sobre estos metabolitos. Métodos: La revisión abarcó los últimos 12 años y se efectuó realizando la selección de aquellas investigaciones más relevantes que permiten conocer la química, las variaciones estructurales, las técnicas analíticas empleadas para la determinación de las estaninas y sus rutas biosintéticas. Asimismo, se pretendió abarcar un conocimiento general de sus acciones biológicas, farmacología y farmacocinética, tópicos estrechamente relacionados con sus diferencias estruc...

Las estatinas: Actividad biologica y produccion biotecnologica / Statins: Biological activity and biotechnological production

Las estatinas de tipo I son metabolitos f¨²ngicos de gran inter¨¦s no s¨®lo por su efecto hipocolesterolemiante sino por el n¨²mero de efectos pleiotr¨®picos que presentan. El papel de las estatinas en la reducci¨®n de l¨ªpidos en la sangre est¨¢ ampliamente documentado. En la actualidad, los estudios cl¨ªnicos han puesto en evidencia que las estatinas impactan positivamente en varios ¨®rganos y en diferentes estados de algunas enfermedades, independientemente de la reducci¨®n en los niveles de colesterol. Exhiben efecto antiinflamatorio, antioxidante y acci¨®n inmunomoduladora, lo que les confiere potencial impacto terap¨¦utico en el tratamiento de varias enfermedades. Estudios recientes las posicionan como antirretrovirales, impidiendo la replicaci¨®n del virus de inmunodeficiencia adquirida (VIH). El hecho de que generan pro-apoptosis, inhibici¨®n en el crecimiento y respuesta a favor de la diferenciaci¨®n de las c¨¦lulas neopl¨¢sicas de diversos or¨ªgenes, las hace ¨²tiles en el tratamiento de leucemia, c¨¢ncer de mama, c¨¢ncer colo-rectal, de pulm¨®n, de pr¨®stata y de p¨¢ncreas. No se deben dejar de lado los efectos ben¨¦ficos sobre el metabolismo ¨®seo, gracias a su asociaci¨®n con el aumento en la densidad mineral ¨®sea y el efecto protector contra el Alzheimer y otros tipos de demencia, posiblemente debido a su participaci¨®n en la relaci¨®n entre el ¦Â-amiloide y los niveles de colesterol.

Statins of type I are fungic metabollites of great importance not only by its hypocholestorolemic but also by its number pleoitropic effects that they show. The role of statins in the reduction of lipids in the blood is broadly reported. Currently, clinic surveys have put into evidence that statins both impact in a positive manner on several organs and in different stages of some diseases, regardless of the cholesterol reduction levels. They show an anti-inflammatory effect, anti-oxidant, and immune modulator action, which give them a therapeutic potential in the treatment of several diseases. Recent studies place them as anti-retrovirus avoiding the replication of the human immunodeficiency virus (HIV). The fact that they generate pro-apoptosis, inhibition on growing, and an favorable effect of the neo-plastic cell differentiation of diverse origins make them useful in the leukemia treatment, breast-cancer, colorectal, lung cancer, prostate cancer, and pancreas cancer. The beneficial side effects on bone metabolism should not be left aside due to its association with the increase of bone mineral density, the protector effect against Alzheimer and other types of dementia, possibly due to its participation in the relationship between ¦¢-amyloid and the cholesterol levels.

Propagación in vitro de Phalaenopsis (Orchidaceae) a partir de protocormos, mediante el sistema de inmersión temporal RITA / In vitro propagation of Phalaenopsis (Orchidaceae) from protocorms, using the temporary inmersion system RITA

Protocormos in vitro de Phalaenopsis de tres meses de edad se transfirieron a contenedores RITA® con el fin depropagarlos masivamente. Los factores evaluados fueron la concentración de sacarosa en el medio y la frecuencia de inmersión. Se dispusieron cinco pares de contenedores RITA® con medio de cultivo líquido a concentraciones de sacarosa de 0, 15, 30, 45 y 60 g/L. El medio utilizado fue el MS a la mitad de la concentración de las sales, suplementado con vitaminas y tidiazuron (5 mg/L). El experimento se realizó en dos etapas, cada una con duración de dos meses. La primera etapa con una frecuencia de inmersión de cuatro horas y la segunda con una frecuencia de inmersión de ocho horas, ambas con un tiempo de inmersión de un minuto. Los resultados mostraron que la mejor respuesta proliferativa, con 8,2 protocormos adventicios por protocormo por mes, se obtuvo en el medio con 15 g/L de sacarosa y un tiempo de inmersión de un minutocada cuatro horas.

In order to massively propagate Phalaenopsis orchids, three months old in vitro protocorms were transferred to RITA® vessels. The evaluation factors were the sucrose concentration in the culture medium and the frequency immersion. There was a set of five pairs of RITA® vessels with liquid culture medium containing sucrose at 0, 15, 30, 45, 60 g/L. A half-strength MS medium plus vitamins, supplemented with vitamins and thidiazuron (5 mg/L) was used. The experiment had two stages, each lasting two months. Each stage had a one minute immersion. The first stage had a four hour immersion frequency and the second one had an eight hour immersion frequency. Results showed that the best proliferating response was reached in a 15 g/L of sucrose medium with one minute of immersion time every four hours, resulting in 8,2 adventitious protocorms per protocorm per month.

Estudio de medios de cultivo para la síntesis de licopeno a partir de clavibacter michiganensis sub. michiganensis / Culture media for lycopene synthesis from Clavibacetr michiganensis sub. michiganensis

El licopeno es un carotenoide de elevado poder antioxidante que se obtiene a partir de fuentes naturales especialmente frutas y vegetales; también puede ser producido mediante el cultivo de microoganismos. En el presente artículo se estudia la síntesis de licopeno a partir del cultivo sumergido de Clavibacter michiganeses sub. michiganenses. Se considera el diseño de medios de cultivo y la separación, cuantificación y caracterización del carotenoide. Con el fin de establecer los niveles más apropiados para los factores de estudio (fuente de carbono, fuente de nitrógeno y sales), se programa un diseño de factor único; para el estudio de optimización se emplea un diseño central compuesto (33), cuya variable respuesta es la concentración de producto. El ajuste estadístico de los resultados experimentales muestra valores de fuente de carbono (glucosa: 7.5 g/L), nitrógeno (peptona: 10g/L y extracto de levadura: 10 g/L) y sales (cloruro de sodio: 10 g/L y fosfato dipotásico: 1 g/L), como constituyentes del medio de cultivo para lograr la mayor concentración de pigmento (2.85 mg carotenos/mL).