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Aplicación de cepas autóctonas en estrategia de bioaumento para remediar suelos crónicamente contaminados con hidrocarburos.
(Congreso Argentino de Microbiología Agrícola y Ambiental, 2021-09) Conde Molina, Débora; Liporace, Franco; Quevedo, Carla
Uno de los problemas ambientales más importantes es la contaminación con hidrocarburos del petróleo, principalmente en las zonas industriales. El polo petroquímico Zárate -Campana, Buenos Aires, Argentina presenta un historial de contaminación con hidrocarburos de más de 100 años, es por eso que resulta importante la recuperación de estas áreas contaminadas a partir del desarrollo de tecnologías de biorremediación sitio específicas, compatibles con el medio ambiente. En este trabajo se estudiaron 6 cepas de bacterias degradadoras de hidrocarburos TK1A2, MT1A3, LG1A, AG1A, CO1A1 y CO1A2, aisladas de sitios crónicamente contaminados con hidrocarburos e identificadas en los géneros Pseudomonas, Cellulosimicrobium y Ochrobactrum. A fin de evaluar la producción de biomasa y biosurfactantes, las cepas aisladas fueron cultivadas en medio mínimo salino con diferentes fuentes de carbono (mezcla de hidrocarburos, glucosa, glicerol, suero de leche bovino, suero de leche ovino, aceite de girasol refinado, aceite de girasol alto oleico, aceite de maní crudo, aceite de maní frito o aceite de camelina) y de nitrógeno (NaNO3, NH4Cl urea). Si bien todas las cepas fueron capaces de crecer en todas las fuentes de carbono y nitrógeno ensayadas, en presencia de aceite de maní crudo, exhibieron mayor producción de biomasa. Con respecto a las fuentes de nitrógeno estudiadas, las cepas MT1A3, LG1A, AG1A y CO1A2 tuvieron mayor crecimiento en NaNO3, mientras que las cepas TK1A2 y CO1A1 crecieron manera similar en las fuentes de nitrógeno. MT1A3, TK1A2, CO1A1 y CO1A2 no mostraron ser productoras de biosurfactantes en las todas las condiciones ensayadas, mientras que en los medios de cultivos con LG1A y AG1A se registró disminución de la tensión superficial con respecto a los controles en varios de los medios formulados. Resultando ser AG1A en glicerol la mejor condición para producir biosurfactantes. Partiendo de estos resultados, todas las cepas fueron cultivadas en un mismo medio de cultivo con el objetivo de emplear esta mezcla en estrategias de bioaumento en un sistemas de microcosmos para la remoción de hidrocarburos de un suelo crónicamente contaminado. El tratamiento mostró que las bacterias aeróbicas heterótrofas totales aumentaron durante los 90 días que duró el ensayo, mientras que el crecimiento de bacterias degradadoras de hidrocarburos se mantuvo estable. Paralelamente, se observó una degradación de 84,17% de hidrocarburos totales, cuando se aplicó el bioaumento, mientras que en el control (atenuación natural) fue del 72,06%. En base a estos resultados, las cepas estudiadas muestran un gran potencial para ser usadas como bioaumento en sistemas de microcosmos, siendo una alternativa prometedora combinada con una estrategia de bioestimulación para remediar los suelos del sitio de estudio.
Biodegradación de hidrocarburos por la acción de Pseudomonas sp. MT1A3, aislada de suelos crónicamente contaminado.
(REDBIO, 2017-09) Conde Molina, Débora; Liporace, Franco; Giullieti, Ana María; Quevedo, Carla
La importancia que ha adquirido la contaminación ambiental generada por el derrame de hidrocarburos en el manejo de prácticas industriales ha llevado al desarrollo de diversas metodologías de remediaciones. En nuestro país amplias zonas se ven afectadas por este tipo de contaminación. La eliminación de los contaminantes orgánicos se ha encarado mediante tecnologías probadamente efectivas que involucran tratamientos físicos y/o químicos. En la actualidad, a causa de su elevado costo y la perturbación que generan sobre las zonas afectadas, solo se aplican en ciertos casos y como primera acción de emergencia a fin de remover grandes masas de contaminantes. En este sentido un objetivo ecológico es el desarrollo de metodologías compatibles con el medio ambiente para la remediación de ambientes contaminados. Las capacidades de los microorganismos aeróbicos son particularmente relevantes para la biodegradación de dichos compuestos. En el presente trabajo se evaluó el perfil de crecimiento y de degradación de hidrocarburos de Pseudomonas sp. MT1A3, previamente identificada de acuerdo a su secuencia parcial del gen 16 ARNr, aislada de suelos crónicamente contaminados con hidrocarburos en la Refinería R.H.A.S.A., en la zona del polo petroquímico Zárate-Campana, Pcia. de Buenos Aires. El crecimiento de la misma fue llevada a cabo en frascos Erlenmeyer, conteniendo medio salino mínimo y como única fuente de carbono se emplearon distintas muestras de hidrocarburos, nafta (1,5%), kerosene (1,5%), diésel (1,5%) respectivamente y una mezcla de cada uno de ellos en partes iguales (HC) (4,5%). Los cultivos se mantuvieron a 25 ºC, 135 rpm. A los 4 y 10 días se estimó la biomasa de crecimiento mediante la determinación de peso seco (g/L), y se realizaron extracciones de los hidrocarburos presentes en los distintos cultivos, empleando diclorometano (1:1) con el objetivo de evaluar la biodegradación de los mismos en el tiempo. La cuantificación de los hidrocarburos se hizo por medio de cromatografía d equipo GC-2010 Plus (Shimadzu) equipado con un detector FID, una columna Petrocol DH 100 Sepulco de 100 m de longitud, 0.25 mm de diamétro interno y película de empaque de 0,5 µm. La temperatura del horno inicial fue de 45 ºC, y luego tres rampas de temperaturas de 8 ºC / min hasta 150 ºC, 4 ºC / min hasta 250 ºC, y 8 ºC / min hasta 300 ºC, finalmente se mantuvo a 300 ºC durante 15 min. La temperatura del inyector se mantuvo a 380 ºC y la temperatura del detector a 340 ºC. El gas arrastrante fue hidrógeno, trabajando a un flujo constante de 2 ml / min. Los resultados mostraron que la cepa MT1A3 presentó capacidad de degradación de determinados hidrocarburos. Con respecto a los cultivos que solo contenían nafta y diésel, se pudo observar la ausencia de 2 y 4 picos respectivamente pertenecientes a compuestos presentes en dichas fuentes de carbono luego de 4 días de inoculación comparados al control (sin inocular). Un resultado similar se observó cuando se utilizó la mezcla HC como fuente de carbono, en donde se detectó la ausencia degradación de los mismos 6 compuestos registrados anteriormente. Transcurridos los 10 días, la degradación de estos 6 compuestos fue mayor al 90 % en relación al control (cultivo sin inocular) en todas las muestras analizadas. Paralelamente, el crecimiento de MT1A3 fue de 0.69, 0.15, 1.49 y 1.76 g/L en nafta, kerosene, diésel y mezcla respectivamente a los 10 días de cultivo. En base a estos resultados, podemos tener mayor conocimiento del poder de degradación de hidrocarburos de la cepa MT1A3 para plantear futuros ensayos de aplicación en biorremediación sitio específica.
Bioprocesos orientados al empleo de microorganismos autóctonos y su utilización en tecnologías de biorremediación de suelos contaminados con hidrocarburos.
(Escuela de Posgrado - Facultad Regional Buenos Aires, 2019-11-25) Conde Molina, Débora; Quevedo, Carla
Es frecuente la contaminación ambiental generada por el petróleo o sus derivados, debido al uso generalizado de los mismos a nivel mundial. La descarga y derrame accidental de dichos compuestos en el medio ambiente resultan ser peligrosos para el entorno y los seres vivos. La biorremediación es una estrategia eficiente para limpiar sitios contaminados, siendo no invasiva y rentable. La misma se basa en la biodegradación natural utilizando microorganismos nativos aislados de áreas contaminadas. El centro industrial Zárate-Campana, ubicado en Buenos Aires, representa una de las áreas petroquímicas más importantes de Argentina, con varias empresas que realizan actividades petroquímicas. En este estudio, se seleccionaron 4 cepas previamente aisladas de sitios contaminados e identificadas dentro de los géneros Pseudomonas sp., Cellulosimicrobium sp. y Ochrobactrum sp. La cepa MT1A3 perteneciente al género Pseudomonas fue seleccionada para los ensayos de optimización de la producción de biomasa a partir del uso de diferentes fuentes de carbono que van desde una mezcla de hidrocarburos hasta co-productos agroindustriales de bajo costo. MT1A3 fue capaz de crecer en una mezcla de hidrocarburos obteniéndose 1,79 g/L de biomasa a 25 ºC a los 7 días de cultivo. Al comparar el uso de diferentes co-productos agroindustriales como fuente alternativa de carbono, la producción de biomasa fue significativamente mayor en el aceite de maní crudo en comparación con todos los demás sustratos (p<0,05), dando como resultado una biomasa de 7,29 g/L luego de 7 días de cultivo. La fuente de nitrógeno más eficiente para obtener biomasa de MT1A3 fue NaNO3. A partir de estos resultados, en sistemas de microcosmos se evaluó la efectividad de remediación mediante el monitoreo de la degradación de hidrocarburos en los diferentes tratamientos de atenuación natural, bioestimulación y bioaumentación, durante 120 días. El mejor tratamiento, que involucró bioaumentación (MT1A3) y bioestimulación, mostró una degradación del 40,05% del total de hidrocarburos con respecto al tratamiento de atenuación natural utilizado como control.
Bioremediation strategies based on a native strain isolated from sites contaminated with hydrocarbons.
(Argentine Society for Biochemistry and Molecular Biology, 2016-11) Conde Molina, Débora; Liporace, Franco; Vázquez, Susana; Merini, Luciano; Quevedo, Carla
The bacterial strain studied in this work is a member of a bacterial consortium isolated from chronically hydrocarbon-contaminated site in Campana (Bs.As.). This native strain was identified as Pseudomonas sp. according to its 16S rRNA gene partial sequence. The ability of this strain to produce biosurfactants was evaluated in Erlenmeyer flasks containing a minimal saline medium (MSM) supplemented with different carbon sources: a mixture of hydrocarbons (HC; 4.5%v/v), glycerol (Gly; 2%v/v), sunflower oil (SO; 2%v/v) and peanut oil (PO; 2%v/v). Cultures were performed at 135 rpm and 25 ºC for 4 days. Bacterial growth was measured by cell dry-weight method, and biosurfactant production was estimated by direct measurement of the surface tension (ST). Results showed that bacteria was able to grow on all the carbon sources tested, reaching concentrations of 1.24g/l in HC, 7.69g/l in Gly, 3.98g/l in SO and 9.29g/l in PO. Culture supernatants showed a decrease in ST values when the strain grew on SO and PO (22.5% and 25.5%). No decrease in ST values was observed when HC and Gly were used as carbon source. As results shown, this bacterial strain can produce biosurfactants under certain culture conditions. This potential advantage could be applied in bioremediation strategy of hydrocarbon contaminated sites.
Biorremediación de suelos crónicamente contaminados con hidrocarburos por la cepa autóctona Pseudomonas sp. MT1A3
(2021-10-15) Conde Molina, Débora; Liporace, Franco; Quevedo, Carla V.
La contaminación generada por compuestos del petróleo es uno de los problemas ambientales más graves en la sociedad actual. Debido a esto, la biorremediación se presenta como una estrategia para el saneamiento de sitios contaminados, que cada vez adquiere mayor relevancia debido a su potencial como tecnología no invasiva y rentable. El objetivo de este trabajo es optimizar la producción de biomasa de la cepa Pseudomonas sp. MT1A3, y su posterior aplicación como inóculo de bioaumento en sistemas de microcosmos diseñados con suelos crónicamente contaminados con hidrocarburos. Se realizaron diseños experimentales estadísticos para estudiar el efecto de diferentes factores del medio de cultivo y de las condiciones de incubación sobre la producción de biomasa. Los factores analizados que demostraron ser significativos fueron aceite de maní 18,69 g/L, NaNO3 2,39 g/L y 26 ºC de temperatura de incubación. El proceso optimizado en conjunto con el escalado en un biorreactor permitió aumentar 35 % la producción de biomasa, obteniéndose 9,67 g/L. Dado estos resultados se llevaron a cabo técnicas bioaumento como estrategia de biorremediación a través de diseños de microcosmos, en donde se observó una remoción de 93.52 % de hidrocarburos totales a los 60 días. Estos resultados proponen a Pseudomonas sp. MT1A3 como una alternativa prometedora para remediar suelos contaminados con hidrocarburos.
Development of bioremediation strategies based on the improvement of biomass production from isolated strains in hydrocarbon contaminated soils and their application in bioremediation technologies.
(2019-07-07) Conde Molina, Débora; Liporace, Franco; Quevedo, Carla
Contaminated sites with petroleum compounds are frequently observed, requiring the development of innovative technologies for its remediation. The problem is caused due to the widespread usage of petroleum-based products. Their discharge and accidental spillage in the environment prove to be hazardous both to the surroundings and life forms. Bioremediation is an efficient strategy for cleaning up sites contaminated with organic pollutants. It is a non-invasive and cost-effective technique that relies on natural decontamination using microbes of isolated strains from contaminated areas for the clean-up of these petroleum hydrocarbons. The Zárate-Campana industrial center, located in Buenos Aires, represents one of the most important petrochemical areas in Argentina, with several companies carrying out petrochemical activities. In this study, we have investigated the ability of microorganisms to degrade these hydrocarbons. Samples were collected in the surroundings of the Campana area and screened for hydrocarbon degrading bacteria. 4 of the 13 strains previously isolated from contaminated sites were screened and identified as Pseudomonas sp, Cellulosimicrobium sp and Ochrobactrum sp. A new approach using MT1A3, belonging to Pseudomonas genus in petroleum biodegradation from the use of different carbon and nitrogen sources, was proposed to provide maximum biomass production and was evaluated for its degradation characteristics. MT1A3 grew in all carbon sources tested and was able to grow in a hydrocarbon mixture obtaining 1.79 g/L of biomass production at 25 ºC after 7 days. When comparing the use of different low-cost agro-industrial co-products as an alternative carbon source, the biomass production was significantly higher in crude peanut oil in comparison to all other substrates (p < 0.05), thus resulting in a biomass of 7.29 g/L. The most efficient nitrogen source for obtaining biomass from MT1A3 was NaNO3. Based on these results, the effectiveness was evaluated by monitoring total hydrocarbons (THs) and n-alkanes degradation as well as changes in bacterial population of natural attenuation, biostimulation and bioaugmentation treatments in microcosm design over a 120-day period. The best treatment, which involved bioaugmentation (MT1A3) and biostimulation strategies, showed a degradation of 40.05 % of total hydrocarbons with respect to the natural attenuation treatment used as control. The highest concentration of THAB and HDB was recorded, reaching a value of 2,17x1010 CFU and 8,91x106 UFC respectively.
Estudio de cepa autóctona aislada de suelos contaminados con hidrocarburos para su utilización en tecnologías de biorremediación
(Asociación Argentina de Microbiología, 2018) Conde Molina, Débora; Liporace, Franco; Quevedo, Carla
Se aislaron cepas degradadoras de hidrocarburos de zonas contaminadas en Campana (Bs.As). El aislamiento se llevó a cabo usando cultivos de enriquecimiento: medio salino mínimo (MSM) suplementado con una mezcla de hidrocarburos comerciales (HC) como única fuente de carbono. Paralelo a esto, se estudió la capacidad de biosíntesis de surfactantes de estas cepas a través de la medición de la tensión superficial (ST). La cepa AgHC, perteneciente a género Pseudomonas, fue seleccionada para realizar los ensayos de optimización utilizando diferentes fuentes de carbono. Los cultivos fueron incubados durante 48h en MSM con glucosa o glicerol como sustratos. La biomasa obtenida en esta etapa se transfirió a MSM fresco con HC durante 72h. AgHC fue capaz de crecer utilizando todas las fuentes de carbono ensayadas. En cuanto a la medición ST, mostró ser menor cuando se usaron Glucosa y Glicerol. No se observó un descenso significativo cuando se utilizó HC
Estudio de cepas autóctonas de áreas crónicamente contaminadas con hidrocarburos para su aplicación en biorremediación.
(Congreso Argentino de Microbiología Agrícola y Ambiental, 2015-11) Conde Molina, Débora; Liporace, Franco; Vázquez, Susana; Quevedo, Carla
Los hidrocarburos representan uno de los grupos contaminantes más importantes tanto por su volumen como por las consecuencias que producen a corto y largo plazo sobre el medio ambiente. En este sentido, el desarrollo de nuevas metodologías compatibles con el medio ambiente para la remediación de ambientes contaminados es un objetivo ecológico prioritario. En este trabajo se estudiaron 5 cepas aisladas de suelos crónicamente contaminados con hidrocarburos en la Refinería R.H.A.S.A., en la zona del polo petroquímico Zárate-Campana, Pcia. de Buenos Aires, con el objetivo de plantear estrategias de biorremediación sitio-específico. Las cepas TK1A2, MT1A, CO1A1, CO1A2, LG1A fueron identificadas de acuerdo con su perfil metabólico (test de API®, Biomerieux) y la secuencia parcial del gen ARNr 16S comparando contra bases de datos especializadas (EzTaxon y RDP). Además, se evaluó la capacidad degradadora de hidrocarburos de los aislamientos en cultivos en frascos Erlenmeyer conteniendo medio mínimo salino y una mezcla de hidrocarburos comerciales como fuente de carbono. También se evaluó el desarrollo en glicerol, co-producto agroindustrial de la región, como materia prima de bajo costo. Para cada uno de los aislamientos se valoraron el crecimiento microbiano y la disminución de la tensión superficial (como indicador de producción de compuestos tensioactivos) a lo largo del tiempo de incubación en presencia de las distintas fuentes de carbono. Los aislamientos fueron identificados como pertenecientes a los géneros Cellulosimicrobium, Ochrobactrum y Pseudomonas (grupos de P. fluorescens, P. stutzeri y P. aeruginosa, según Mulet y col. 2012).Todas las cepas fueron capaces de crecer en medio con hidrocarburos o con glicerol como única fuente de carbono, obteniéndose 2,60 g/L, dependiendo de la cepa. En cuanto a las mediciones de la tensión superficial, no se observaron diferencias con respecto al control cuando los microorganismos fueron crecidos en presencia de hidrocarburos como única fuente de carbono. Asimismo, la cepa LG1A mostró una disminución de la tensión superficial de 23,30 mN/m en relación al controlen los cultivos con glicerol. Estos resultados indican que todas las cepas aisladas son capaces de crecer en presencia de una mezcla de hidrocarburos o glicerol como únicas fuentes de carbono y que la cepa LG1A sería productora de tensioactivos en presencia de glicerol. En base a estos resultados, podemos concluir que las cepas aisladas ofrecen un alto potencial para su aplicación en bioprocesos conducidos a plantear distintas estrategias de remediación.
Estudio de la fermentación en panes funcionales, reducidos en grasas, carbohidratos y sal.
(2014) Conde Molina, Débora; Arqueros, Valeria
Se estudió el proceso de fermentación del pan lacteado reducido en grasa, azúcar, carbohidratos o sal. Para ello se evaluaron sustitutos disponibles en el mercado, con el fin de estudiar los efectos producidos en los panes funcionales, contribuyendo en las campanas de estilos de vida saludables. Se comparó el efecto de la adición de grasa con el sustituto Toler Fat Less Saladas sobre la harina y el pan lacteado. La panificación experimental mostró una estructura de la miga pareja, con alveolos homogéneos para ambos casos. El reemplazo de azúcar se empleó por Granofiber Sweet. En la fermentación se observó similar desarrollo de masa y producción de gas, lo mismo para el rendimiento del producto final. La sustitución de harina se estudió con la incorporación de Granofiber Sym 200. Se observó una disminución del desarrollo de masa con respecto a la harina base. En la panificación se detectó menor volumen de las piezas cocidas, aunque esta caída de volumen no fue tan grande como la registrada en el desarrollo de masa durante la fermentación. La sustitución de sal se evaluó con Granosalt CV Sustisal 100. Se observó que el efecto de presión osmótica sobre la levadura
Evaluating effect of fat, sugar and flour substitutes on properties of white slice dairy bread
(2020-12-31) Conde Molina, Débora; Quevedo, Carla; Arqueros, Valeria
Improving nutritional profile food is a growing area of interest in the food industry, due to there being a raising awareness toward healthy foods. Furthermore, knowledge about the relationship between food, its physiological function and diseases is increasing, particularly in obesity, diabetes, cardiovascular diseases and some types of cancer [1, 2, 3, 4]. Therefore, food industry works with healthcare professionals, scientific community, government, and media in order to ensure that the public has accurate information on healthy food [5]. Accordingly, the improvement of the nutritional quality of bread represents an interesting alternative to accompany the planning of food policies for healthy lifestyles, due bread is one of the most consumed food products in the world, in Argentina 70 it being kg / inhab / year [6]. Particularly white slice dairy bread (WSDB) is the most important industrial bread consumed in Argentina, and it contains fat and sugar in its formulation, resulting in an interesting target to reduce calory content. Knowing the functions and responses of substitutes in dough, it is very important to establish when reducing or removing it from the baking products. Substitutes result in the induction of different bread properties; hence, these effects study should be considered in order to preserve the original quality parameters required for bread production. Bread may be successfully prepared with a reduction of fat, sugar and flour, this modification may fit into many calorie-restricted diets and the product will be similar than the unmodified original counterpart. Thus, this research aims to evaluate the effect of fat, sugar and flour substitution on fermentative and rheological properties on flour and then on WSDB. Toler Fat Less Saladas (TFLS) as fat substitute, Granofiber Sweet (GS) as sugar substitute, Granofiber Sym 200 (GS200) as flour substitute, were respectively tested in order to validate their replacement capabilities to formulate bread with better nutritional quality than originally formulated. Manuscript is organized as follows. Section I contains the introduction of the background of this investigation. Section II focuses in the process involved in the bread production and the properties of each stage. Section III provides an explanation on the determination of the fermentative and rheological properties of flour and bread formulations, including preparation of bread and bread baking quality. Section IV discusses the effects of substitutes on flour and bread properties. Section V provides the concluding remarks.
Evaluation of a native strain isolated from chronically hydrocarbon-contaminated sites.
(Universidad Nacional de General San Martín, 2016-07) Conde Molina, Débora; Giullieti, Ana María; Quevedo, Carla
The industrial center Zárate – Campana represents one of the most important petrochemical areas in Argentina with several companies carrying out petrochemical activities. Due to spills produced in the area during last 50 years, it has generated hydrocarbon pollution on the site. In order to evaluate growth conditions of a native strain from chronically hydrocarbon-contaminated sites, in the present work we studied an environmental strain identified in the genus, which can degrade crude oil. Different cultures conditions were assayed in Erlenmeyer flasks, containing minimal salt medium and supplemented with a mixture of hydrocarbons (HC) of various molecular weights as only carbon source. Ochrobactrum sp strain (currently being a molecularly characterized) was cultivated at two temperatures: 20 and 25 ºC, and several substrate concentrations, 2, 4.5, 6, 7, 8 y 10 % V/V. Cultures were kept at 135 rpm and pH=7 during 14 days. Bacterial growth was estimated by cell dry weight method, for this a sample of 18 mL culture broth was collected at every 24 h, drying at 80ºC. Many bacteria in nature have been found to be capable of degrading crude oil, using it as their sole carbon source. Experiment showed that this strain can use HC as its carbon source. The maximum biomass concentration was obtained when the bacteria was cultured in media with 4.5 % of HC at 20ºC and 25ºC (1,33 g/L and 1,75 g/L) respectively at day 8. In addition, a significant biomass concentration was observed too when were used 6% and 7 % of HC in both temperatures between 7 and 13 days of cultured. According to these results, the environmental-derived strain Ochrobactrum sp isolated from hydrocarbon contaminated sites, has the ability to degrade crude oil at high level concentrations, and this could have potential use in bioremediation technologies.
Evaluation of xylanse, alpha-amylase and cellulase production from Cellulosimicrobium sp. using a sweet potatoe root residues medium.
(NUFT, 2021-09) Conde Molina, Débora; Tubio, Gisela; Corbino, Graciela
Enzymes such as xylanase, alpha-amylase and cellulase are widely used in the food industry, mainly in baking. Most enzyme production processes have focused on fungi as producer of enzymes, however, bacterial producers (have) been less studied. On the other hand, search for low-cost and easily available raw materials that can be used as fermentable substrates is one of the most interesting challenges in biotechnology. In this work, we evaluated a biotechnological process for the valorization of sweet potato root residues as carbon source in order to obtain xylanase, alpha-amylase and cellulose from Cellulosimicrobium sp. The three enzymes evaluated were detected from Cellulosimicrobium sp. CO1A1 when bacteria were harvested at 5 days of incubation. Enzyme activities were not detected in the supernatant culture, however, they were registered in the cell pellet, being 2.1 ± 0.1 U/mL for xylanase, 1.6 ± 0.1 U/mL for alpha-amylase and 0.8 ± 0.1 U/mL for cellulose. We conclude that Cellulosimicrobium sp. CO1A1 is able to produce xylanase, alpha-amylase and cellulose using an alternative low-cost carbon source. Further testing will be needed to study xylanase production from Cellulosimicrobium sp. in order to generate a value-added product from the transformation of a residue product of agricultural activity.
Optimization of a site-specific biostimulation strategy using response-surface methodology to remediate a chronically hydrocarbon-contaminated industrial soil.
(Argentine Society for Biochemistry and Molecular Biology, 2021-11) Conde Molina, Débora; Liporace, Franco; Quevedo, Carla
In present times, contamination with petroleum compounds is one of the most important environmental problems, mainly in industrial areas. The Zárate-Campana petrochemical pole, Buenos Aires, Argentina, has a history of hydrocarbon contamination of more than 100 years, so it is relevant to recover these contaminated areas through the development of site-specific bioremediation technologies that are compatible with the environment. In this work, biostimulation strategy to remediate chronically hydrocarbon-contaminated soil was approached by the addition of nutrients such as nitrogen (N) and phosphorus (P) in order to evaluate the influence of these on the growth of the autochthonous microflora. Therefore, the response-surface methodology as a statistical tool was used to predict the optimum values of N and P concentration with the aim of obtaining the maximum total hydrocarbon removal in the soil. Microcosm systems were carried out into flasks containing contaminated samples belonging to RHASA refinery areas. Different N (NaNO3) and P (Na2HPO4) concentrations were added to each system according to central composite design, and incubated at 20-25°C for 90 days. Hydrocarbon concentration content was measured by gas chromatography as the response of the model. Results showed that the addition of 0.589 g N/kg and 0.304 g P/kg leads to the highest hydrocarbon removal efficiency, decreasing from 6881 ppm to 728 ppm. In addition biostimulation strategy was compared with natural attenuation and 89.71% of total hydrocarbons were removed when the biostimulation was applied, while in natural attenuation was 72.06%. In both treatments, total aerobic heterotrophic bacteria increased during 90 days, whereas the count of hydrocarbon degrading bacteria remained stable. The biostimulation strategy approached in this work showed to be a promising alternative to remediate the soils of the study site.
Sodium chloride substitution in industrial white slide diary bread
(2021-03) Conde Molina, Débora; Quevedo, Carla; Arqueros, Valeria
Introduction. The effect of sodium chloride replacement was studied in industrial white slice diary bread, promoting a technological approach to decrease the sodium content from bakery products in order to respond to the World Health Organization´s recommendation to reduce dietary salt intake. Materials and methods. Granolife CV Sustisal 100 (GCVS100) was evaluated as sodium chloride substitute analyzing the dough fermentative properties by Rheofermentometer, and the dough behaviour properties on mixing–heating–cooling by Mixolab. Additionally, loaf specific volume and texture profile were considered as baking quality parameters. Results and discussion. The addition of GCVS100 or NaCl to wheat flour dough led to decrease gas production during fermentation stage. However, they significantly increased the coefficient of gas retention, promoting the improvement of the gluten network and allowing to get a dough development curve similar to dough flour. Additionally, both ingredients changed several flour dough parameters in Mixolab. Water absorption was decreased, dough stability was prolonged, gelatinization process (C3-C2) was reduced, stability of the starch gel when heated (C4- C3) was improved and retrogradation of the starch was increased. GCVS100 assessed in WSDB formula showed similar effects than NaCl. The addition of GCVS100 or NaCl to WSDB caused reduction of gas production during fermentation. Meanwhile, the coefficient of gas retention did not show significant differences between the treatments, due to WSDB formulation include compounds promoter of strengthening of the gluten structure of the dough that masked NaCl and GCVS100 effect. In this way, NaCl and GCVS100 led to decrease dough development according to less gas production. WSDB baking parameters revealed that bread loaf specific volume was significantly higher for WSDB without NaCl or GCVS100, in agreement with fermentation results. Texture profile analysis of WSDB did not showed changes in crumb firmness and springiness when NaCl or GCVS100 is added. Conclusions. The addition of GCVS100 in WSDB caused a similar effect to NaCl. The results of the present study suggest that GCVS100 exhibits a potential use to obtain sodium-free WSDB.
Strategies to develop healthier industrial white slice diary bread through fat, sugar and flour substitution
(2021-04) Conde Molina, Débora; Quevedo, Carla; Arqueros, Valeria
Introduction. Industrial white slice dairy bread (WSDB) is an interesting target for developing a reduced calorie bread as it contains fat and sugar in its formulation. Three commercial substitutes were evaluated in this study in order to improve nutritional profile of bread. Materials and methods. Toler Fat Less Saladas (TFLS) as fat substitute, Granofiber Sweet (GS) as sugar substitute and Granofiber Sym 200 (GS200) as flour substitute, were assessed by analyzing the dough fermentative properties using Rheofermentometer, and the dough behaviour properties on mixing–heating–cooling using Mixolab. Additionally, loaf specific volume and texture profile were measured as baking quality parameters. Results and discussion. In case of fat substitution, TFLS caused a similar effect to fat, showing high starch gelatinization. In agreement, fat and TFLS provided WSDB with similar changes in crumb texture, which led to improve the quality of bread preservation at short shelf life of end-product (5 and 10 days). Otherwise, sugar substitution influenced mainly gas production during fermentation stage. However, dough development was similar when sugar or GS was added in WSDB, thereby increasing loaf specific volume. These results may indicate that GS applied in a complex formulation bread as WSDB, provides a suitable effect like sugar. Concerning flour replacement, several rheology changes and a significant decrease of gas production occurred on GS200 added-dough. However, GS200 showed an important contribution in gas retention capacity, influencing in good dough development. Therefore, bread loaf specific volume of WSDB+GS200(3%) and WSDB+GS200(6%) showed satisfactory results, indicating the potential capacity to use GS200 on WSDB recipe to formulate high fiber bread. Conclusions. We conclude that substitutes evaluated in this work can be used for breadmaking to improve nutritious quality of bread for health benefits.
Use of sweet potato root residues as carbon source for the growth of xylanase-producing Cellulosimicrobium sp.
(NUFT, 2021-09) Conde Molina, Débora; Corbino, Graciela
Application of sweet potato root (SRP) residues as an alternative carbon source to formulate a culture medium for the growth of xylanase-producing microorganisms, is presented in this article. Six commercial varieties of SPR were tested for evaluating the growth of Cellulosimicrobium sp. CO1A strain in shaken flask cultures. Results showed that Cellulosimicrobium sp. CO1A1 was able to grow in a medium formulated with SPR. Biomass estimated by optical density was the most appropriate method for the medium evaluated. Additionally, biomass did not show significant differences (p>0.05) between commercial varieties of SPR, being between 8.12 and 9.26 of OD. All the varieties of RPS tested in this work are equally promising source to be applied in a bioprocess to obtain xylanase by Cellulosimicrobium sp. CO1A1.
Valorización de un cultivo andino (yacón) mediante la producción de una fitasa de levadura asociada a la célula mediante un proceso estadísticamente optimizado.
(6to Simposio Argentino de Procesos Biotecnológico, 2021-08) Conde Molina, Débora; Novelli Poisson, Guido; Iannone, Leopoldo; Galvagno, Miguel Angel
El Yacón, Smallanthus sonchifolius (Asteraceae) es un cultivo tradicional andino pre-incaico extendido desde Colombia hasta el norte de Argentina. En sus raíces reservantes acumula hasta un 70% del peso en fructooligosacáridos (FOS, oligómeros de fructosa unidos por enlaces (2→1)-β-glicosídicos), sacarosa y fructosa. En 1981 la FAO declaró al yacón en estado de emergencia promoviendo su conservación y uso sostenible. En los alimentos para animales, elaborados en base a cereales el 80% del fósforo se encuentra en forma de ácido fítico (hexakis[dihidrogeno(fosfato)] de (1r,2R,3S,4s,5R,6S)-ciclohexano-1,2,3,4,5,6-hexailo). El ácido fítico actúa como antinutriente al ser quelante de micronutrientes, Zn y Fe. Debido a su degradación incompleta en animales monogástricos deficientes en actividad de fitasa el fósforo no puede ser asimilado por lo que pasa al medio ambiente con el correspondiente aumento de la DBO produciendo también eutrofización Por lo tanto las dietas deben ser suplementadas con el agregado de fitasa. En este trabajo se propone valorizar al yacón mediante la utilización de sus azúcares y estudiar la capacidad de la levadura Debaryomyces occidentalis para producir actividad fitasa en un medio basado en extracto de S. sonchifolius (yacón) (YM). Utilizando un diseño de optimización Box-Behnken, y analizado por metodología de superficie de respuesta se evaluaron las condiciones óptimas para la producción de fitasa en YM optimizando la concentración de YM, temperatura, pH, inóculo, concentración de (NH4)2SO4 y tiempo de fermentación en matraces agitados. Los máximos títulos de actividad fitasa se obtuvieron mediante cultivo a 28 ° C y pH 5,5, con un inóculo de 107 células/mL en medio con 0,11% p/v azúcares reductores de yacón, 0,65% p/v de (NH4)2SO4 y 16 horas de fermentación. La localización de la fitasa se determinó mediante fraccionamiento subcelular y formación de protoplastos. La actividad máxima de fitasa alcanzada en estas condiciones fue más de 6 veces mayor que en medio no optimizado. El escalado en un biorreactor de tipo STR, O2 disuelto 30% saturación, aumentó aún más la productividad de la fitasa en 1,5 veces. La fitasa producida se asoció a la fracción de la pared celular y su actividad óptima se obtuvo entre valores de rango de temperatura y pH de 75-80 ° C y 4.0-5.0, respectivamente, reteniendo el 80% de su actividad a 80 ° C durante 40 min. Los valores de Km y Vmax para fitato de la fitasa calculados a partir de gráficos de Lineawever Burk fueron 2,5 mM y 357 mU/mg de proteína, respectivamente. Los cationes Fe 2+, Cu2+ y Zn 2+ inhibieron la actividad enzimática en un 87, 48 y 35%, respectivamente. Progresivamente el aumento de la concentración de fósforo en el medio inhibió la producción de enzimas, hasta 60% con 0,1% p/v H2KPO4. En conclusión, la biomasa de levadura, la producción de fitasa y la cinética de producción en YM fueron similares a los producidos en un medio a base de melaza de caña. El yacón resultó ser un sustrato nutritivo alternativo y prometedor para producir una fitasa unida a levadura como aditivo nutricional potencialmente aplicable en la industria de piensos.
Valorization of an Andean crop (Yacon) through the production of a yeast cell-bound phytase.
(2021-08) Conde Molina, Débora; Novelli Poisson, Guido; Kronberg, Florencia; Galvagno, Miguel Angel;
The suitability of the yeast Schwanniomyces (f. Debaryomyces) occidentalis to produce phytase activity on a Smallanthus sonchifolius (yacon) extract-based medium (YSM) was studied. Optimal conditions for phytase production were evaluated in YSM at 28 ◦C and pH 5.5, with an inoculum of 107 cells/mL, in shaken flasks, using a Box-Benkhen optimization design, and analyzed by response surface methodology. Phytase location was determined by subcellular fractioning and protoplast formation. Maximum phytase titres were obtained with 0.11% w/v yacon reducing sugar, 0.65% w/v (NH4)2SO4 and 16 h of fermentation. The maximum phytase activity attained under these conditions was over 6-fold higher than in non-optimized medium. Scaling-up in a STR-type bioreactor further increased phytase productivity by 1.5-fold. Phytase produced was associated to the cell wall fraction, and presented optimal temperature and pH range values of 75–80 ◦C and 4.0–5.0, respectively, retaining 80% of its activity at 80 ◦C for 40 min. Progressively increasing phosphorus concentration in the medium inhibited enzyme production, up to 60% with 0.1% w/v KH2PO4. Yeast biomass, phytase production and production kinetics in YSM were similar to those produced in a cane molasses-based medium. Yacon resulted in a promising alternative feed stock to produce a yeast-bound phytase potentially applicable in the feed industry as a nutritional additive.

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