Diseño de un medio de cultivo para la producción de biomasa de Microbacterium sp. (BSC3) para la generación de materia orgánica humificada a partir de lignito / Design of culture medium for biomass production of Microbacterium sp. (BSC3) to the humified organic matter generation from lignite

RESUMEN Se diseñó un medio de cultivo para la multiplicación de una cepa bacteriana solubilizadora de carbón (BSC3). Como sustratos se utilizaron tres residuos agroindustriales: melaza de caña, lactosuero y cabecilla de arroz. Mediante diseños de superficie de respuesta Box-Behnken se evaluaron dos rangos de concentraciones para cada sustrato (2-10% y 0-6%). De esta forma se obtuvo la combinación adecuada para la producción de biomasa de BSC3. Se construyeron curvas de crecimiento bacteriano para determinar algunos parámetros cinéticos (velocidad específica de crecimiento [u], tiempo de duplicación [Td] y producción final de biomasa), que fueron comparados con el crecimiento de la cepa en un medio de cultivo control, también se caracterizó elementalmente (CHN) el medio optimizado. Las concentraciones óptimas para la obtención de biomasa de BSC3 fueron: 6% melaza, 2,5% lactosuero más un contenido mínimo de sales, con un pH de 6,5. Los parámetros cinéticos en este medio fueron: biomasa final=3,2 g.L-1, u=0,0206 h-1, Td=33,64 h, y en el medio control: biomasa final=3,4 g.L-1, u=0,0139 h-1, Td=49,85 h, lo cual muestra que el medio permitió un incremento en la velocidad de crecimiento y un menor tiempo de duplicación de BSC3, de esta forma el medio optimizado permitió la multiplicación de BSC3 y le permitió conservar su actividad solubilizadora de carbón.

ABSTRACT A culture medium for the multiplication of a coal solubilizing bacterial strain was designed (BSC3); were used three agroindustrial wastes: cane molasses, whey and crushed rice. Through Box-Behnken surfaces responses designs, two concentration ranks (2-10% y 0-6%) were evaluated, so the adequate combination to BSC3 biomass production was found. Bacterial growth curves were constructed to determine some kinetics parameters (growth specific rate [u], duplication time [Dt] and biomass final production), that were compared with the strain growth in a control culture medium; the optimized culture medium was also elementally caracterizated. The optimal concentrations to BSC3 biomass obtaining were: 6% molasses cane, 2,5% whey plus a salts minimum medium, with pH of 6,5. The kinetics parameters in this medium were: final biomass = 3,2 g.L-1, u=0,0206 h-1, Dt=33,64 h, and in the control medium: final biomass = 3,4 g.L-1, u=0,0139 h-1, Dt=49,85 h, this shows that the optimized medium allows the increase of the specific growth rate and a less duplication time of BSC3, so the optimized medium allowed to conserve its coal solubilizing activity.

Obtaining, characterization and evaluation of two candidate preparations for probiotics developed with agroindustrial waste / Obtención, caracterización y evaluación de dos preparados candidatos a probióticos desarrollados con residuos agroindustriales

ABSTRACT Objective. Obtain, characterize and evaluate two bio-prepares developed from the sugar cane molasses - orange vinasse fermented with yeast and/or lactic acid bacteria. Materials and methods. A completely randomized design was used, with five repeats per treatment. The evaluated treatments were: T1, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus y T2, the previous bacteria plus Saccharomyces cerevisiae and Kluyveromyces fragilis (L-4 UCLV). The previous mentioned microorganisms were inoculated in a substratum compounded by molasses - vinasse and these were incubated at 37°C for 24 hours. To the bioprepares, physiochemical, microbiological and in vitro tests was made to evaluate the probiotic capacity. Results. Both bioprepares presented a dark brown color, sweet and a pH lesser than 4. The bromatological and microbiologic development were higher (p>0.05) in T2. Both bioprepares the viability was higher than 92%. in vitro tests two bioprepares were resistant to an acid pH, bile salts, broad spectrum of microbial activity and inhibitory effect to E. coli, Salmonella spp. and S. aureus. Conclusions. The bioprepares obtained from sugar cane molasses - orange vinasse fermented with yeast and lactic acid bacteria manifested physiochemical and microbiologic properties appropriated to probiotic products. In in vitro tests, their potential was demonstrated as a probiotic.

RESUMEN Objetivo. Obtener, caracterizar y evaluar dos biopreparados desarrollados a partir de melaza de caña de azúcar - vinaza de naranja fermentados con levaduras y/o bacterias ácido lácticas. Materiales y métodos. Se utilizó un diseño completamente aleatorizado con cinco repeticiones por tratamiento. Los tratamientos evaluados fueron: T1, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus y T2, las bacterias anteriores más Saccharomyces cerevisiae y Kluyveromyces fragilis (L-4 UCLV). En un sustrato compuesto por melaza- vinaza se inocularon los microorganismos anteriormente mencionados y estos fueron incubados a 37ºC por 24 h. Se les determinaron a los biopreparados los parámetros fisicoquímicos, microbiológico y se realizaron las pruebas in vitro para evaluar la capacidad probiótica. Resultados. Ambos biopreparados presentaron un color marrón oscuro, dulzón y con pH inferior a 4. El comportamiento bromatológicos y microbiológicos fueron mayores (p>0.05) en el T2. En ambos biopreparados la viabilidad fue superior a 92%. En pruebas in vitro, ambos biopreparados fueron resistentes a pH ácido, sales biliares, amplio espectro de actividad antimicrobiana y efecto inhibitorio a la E. coli, Salmonella spp. y S. aureus. Conclusiones. Los biopreparados obtenidos a partir de melaza de caña de azúcar-vinaza de naranja fermentados con levaduras y/o bacterias ácido lácticas demostraron propiedades físicoquímicas, microbiológicas apropiadas para productos probióticos. En las pruebas in vitro, se demostró su efecto potencial como probiótico.

Efecto de la melaza de caña tratada con ácido sulfúrico en la producción de celulosa por Gluconacetobacter xylinus IFO 13693 / Effect of molasses cane treated with sulfuric acid in the production of cellulose by Gluconacetobacter xylinus IFO 13693 / Efeito do melaço de cana tratada com ácido sulfúrico na produção de celulose por Gluconacetobacter xylinus IFO 13693

En este estudio se evaluó el efecto de la melaza tratada con ácido sulfúrico (MZA-TR) y de las condiciones del cultivo (estático) sobre la síntesis de celulosa por Gluconacetobacter xylinus IFO 13693, para ello, se usó un reactor con 0,2 litros de medio de cultivo, con concentraciones iniciales de 13,3 % y 26,6 % de MZA-TR en el medio de cultivo a pH 5,6. El volumen del inóculo fue del 10 % del volumen total del medio; el proceso se realizó a temperatura ambiente (30 °C), con tiempos de incubación de 3, 7, 14, 21 y 28 días. Además, se evaluaron distintos parámetros fisicoquímicos y mecánicos de la celulosa. El grosor de la película de celulosa presentó un máximo de 2,5 cm, siendo el mejor resultado obtenido, en comparación con anteriores reportes en la literatura. También se encontró que al usar MZA-TR en el medio de cultivo hay un incremento considerable de la producción de celulosa en estático a los 28 días de incubación. Finalmente, se observó que el consumo de glucosa y de fructosa disminuye durante la síntesis de celulosa bacteriana (CB); durante los 3 primeros días de incubación se observó el máximo descenso, lo que permite correlacionar la producción de CB con el consumo de medio. La concentración de 13,3 %, presenta los mejores resultados en los parámetros de velocidad de crecimiento microbiano, cantidad y calidad de la celulosa producida.

This study assessed the effect of molasses treated with sulfuric acid (MZA-TR) and the condition of the crop (static) on the synthesis of cellulose by Gluconacetobacter xylinus IFO 13693, using a reactor with 0,2 liters of growing medium, with initial concentrations of 13,3 % and 26,6 % of molasses treated (MZA-TR) in the culture medium at pH 5,6. The volume of the inoculum was 10 per cent of the total volume of the environment; the process was carried out at ambient temperature (30 °C), with times of incubation of 3, 7, 14, 21 and 28 days. Also, different physico-chemical and mechanical parameters of the pulp were evaluated. The thickness of the cellulose film presented a maximum of 2.5 cm, being the best result obtained, in comparison to previous reports in the literature. Furthermore, it was found that using MZA-TR in the middle considerably increased the production of cellulose in static at 28 days of incubation. Finally, it was observed that the consumption of glucose and fructose decreased during the synthesis of Bacterial Cellulose (BC); during the first 3 days of incubation it was noted the maximum decline, which allows to correlate the production of CB with the consumption of media. The concentration of 13.3 %, presents the best results in the speed parameters of microbial growth, the quantity and quality of cellulose produced.

Neste estudo foi avaliado o efeito do melaço tratado com ácido sulfúrico (MZA-TR) e das condições da cultura (estática) sobre a síntese de celulose pelo Gluconacetobacter xylinus IFO 13693. Para isso, foi utilizado um reator com 0,2 litros de meio de cultura, com concentrações iniciais de 13,3 e 26,6% de MZA-TR, e pH igual a 5,6. O volume de inoculo foi de 10% do volume total do meio, e o processo foi realizado a temperatura ambiente (30°C), com tempos de 3, 7, 14, 21 e 28 dias. Além disso, foram avaliados os distintos parâmetros físico-químicos e mecânicos da celulose. A espessura máxima que apresentou o filme de celulose foi de 2,5 cm, sendo o melhor resultado obtido, ao comparar com os reportados anteriormente na literatura. Verificou-se também que ao usar MZA-TR no meio de cultura houve um aumento considerável na produção de celulose no meio estático aos 28 dias de incubação. Finalmente foi observado que o consumo de glicose e frutose diminuiu durante a síntese de celulose bacteriana (CB). Durante os três primeiros dias de incubação verificou-se a diminuição máxima, o que permite correlacionar a produção de CB com o consumo do meio. A concentração de 13,3% apresentou os melhores resultados nos parâmetros da velocidade de crescimento microbiano, quantidade e qualidade da celulose produzida.

Evaluación de la capacidad probiótica in vitro de una cepa nativa de Saccharomyces cerevisiae / In vitro evaluation of the probiotic capacity of a native strain of saccharomyces cerevisiae

En el presente estudio se evaluó la capacidad probiótica in vitro de una cepa nativa de Saccharomyces cerevisiae (A) y se comparó con una cepa comercial (B) utilizada como probiótico. Para esto se determinó la concentración de melaza de caña (10, 20 y 30 por ciento (p/v)) que permitiera obtener la mayor cantidad de biomasa de las cepas, así mismo se determinaron parámetros cinéticos. La concentración de melaza que arrojó mejores resultados fue 20por ciento (p/v) y se encontró diferencia en la producción de biomasa para la cepa en estudio A (28g/L) y la cepa control B (3g/L) en medio melaza. Se realizaron pruebas in vitro como resistencia a sales biliares, tolerancia a rangos de pH y jugos gástricos, donde no se observaron diferencias entre la cepa A y B al medir el crecimiento. La reducción del colesterol en presencia de sales biliares después de 12 horas de incubación fue de 54 por ciento para la cepa A y 58 por ciento para la B. Por último se realizó una prueba de adherencia en células Caco-2, encontrando adherencia a estas por parte de ambas cepas. De acuerdo con los resultados anteriores se demostró que la cepa A tiene propiedades probióticas in vitro que pueden ser corroboradas con posteriores estudios in vivo que confirmen su utilización como probiótico en nutrición animal.

The in vitro probiotic capacity of a native strain of Saccharomyces cerevisiae (A) was evaluated and compared with a commercial strain (B) used as a probiotic. The effect of the concentration of sugarcane molasses (10, 20 and 30% (w/v)) on the biomass production was investigated and kinetic parameters were determined. The best molasses concentration was 20% (w/v) and differences in biomass production on molasses medium between strain A (28 g/L) and control strain B (3 g/L) were observed. In vitro tests such as tolerance to bile salts, pH and gastric juices were carried out, and no differences in growth between strain A and B were found. Cholesterolreduction on presence of bile salts after 12 hours of incubation was of 54% for strain A and 58% for strain B. Both strains showed adherence to Caco-2 cells. Results reveal that strain A possesses in vitro probiotic propertiesthat can be verified with further in vivo studies to confirm its suitability as probiotic in animal nutrition.

Efectos de la complementación con heno-melaza-urea sobre parámetros productivos en cabras criollas a pastoreo / Effects of hay-molasses-urea complementation on productive parameters in grazing female native goats

Con el fin de evaluar el efecto de la complementación con heno-melaza-urea sobre la ganancia de peso, duración de lactancia y producción láctea en 31 cabras criollas, se realizó un ensayo en San José de los Ranchos, municipio Torres del estado Lara, Venezuela. Las cabras, con un peso vivo promedio de 28,87 ± 2 Kg., fueron sometidas a través de un diseño completamente aleatorizado a los siguientes tratamientos, To: Testigo (pastoreo y ramoneo de especies nativas exclusivamente); T1: To + heno (55,55%)-melaza (44,45%) y T2: To + heno (53,19%)-melaza (42,55%)-urea (4,26%), siendo complementados ambos grupos cuando los animales eran encorralados durante la noche. Se obtuvieron diferencias significativas (P<0,05), entre tratamientos, sobre la ganancia diaria de peso con medias de 91,61; 55,86 y 25,40 g para T2, T1 y To, respectivamente. La producción de leche y duración de la lactancia, no fueron estadísticamente diferentes (P>0,05), con medias de 16,30; 17,51 y 18,70 Kg./ semana y 9,00; 8,43 y 9,00 semanas para To, T1 y T2, respectivamente. Se puede concluir que la complementación con heno-melaza-urea constituye una fuente nutricional potencial para recuperar la condición corporal de cabras criollas lactantes, manejadas en condiciones extensivas similares a las descritas en este ensayo.

In order to evaluate complementation effects of hay-molasses-urea on average daily gain, lactation length and lactation yield with 31 native goats, a trial was carried out in San Jose de los Ranchos, Torres Municipality, Lara State, Venezuela. Goats with average weight of 28.87 ± 2 kg, were submitted to a completely random design to To: Control (grazing and browsing only); T1: To + hay (55.55%), molasses (44.45%) and T2: To + hay (53.19%), molasses (42.55%), urea (4.26%), being complemented both groups when animals were gathered during night time. There was significant differences (P<0.05) on average daily gain with means of 91.61, 55.86 and 25.40 g for T2, T1 and To, respectively. Milk yield and lactation length were no statistically different (P>0.05), with means of 16.30, 17.51 and 18.70 kg/week and 9.0, 8.43 and 9.0 weeks for To, T1 and T2, respectively. So, it can be pointed out that hay-molasses-urea complementation, constitutes a potential nutritional source to recuperate body condition of lactating native goats raised under extensive conditions similar to those described in this trial.

Aumento de la actividad panificante de levaduras comerciales por aplicación de condiciones de estrés durante su propagación / Increase of baking activity of commercial yeasts by application of stress conditions during their propagation

La actividad panificante valorada como producción de CO2 de dos cepas comerciales de Saccharomyces cerevisiae pudo ser incrementada, principalmente en amasijos azucarados, por la aplicación de un esquema de “hambreado/ pulso¼ de melaza de caña de azúcar durante su propagación bajo la forma de lote alimentado. Dicho incremento fue dependiente de la cepa utilizada. Otras características relacionadas con el comportamiento industrial de las levaduras no se vieron afectadas, con excepción de la concentración intracelular de trehalosa.Se discute la aplicabilidad del método para la producción industrial de levaduras de panificación.

Baking activity determined as CO2 production of two commercial strains of Saccharomyces cerevisiae could be increased mainly in sweet bread doughs by introducing a “starvation/ pulse feeding” schedule of sugar cane molasses during a fed-batch propagation . Such increase was strain dependent. Except for the trehalose intracellular level, other traits related to the yeast industrial performance were unaffected. Applicability of method for baker‘s yeast industrial production is discussed.