Revista Colombiana de Biotecnología

Microbiological risks related to artisanal fermented foods marketed in Tunja, Nariño and Cauca

RESUMEN Varios factores intervienen en la calidad de los alimentos, como los físicos, químicos, nutricionales, sensoriales y microbiológicos. Este último es importante, ya que, afecta las propiedades organolépticas del producto terminado y, además, puede ocasionar riesgos de salud pública asociados a peligros microbiológicos. Colombia es un país rico en gastronomía, incluyendo alimentos fermentados de elaboración artesanal (AFEA), los cuales son una alternativa actual para sistemas agroalimentarios que buscan alimentos más naturales. El objetivo de este estudio fue evaluar los criterios microbiológicos en AFEA y el cumplimiento de requisitos sanitarios para sensibilizar a productores de bebidas artesanales y revalorizar los productos. Se tomaron en cuenta 11 productores artesanales de Masato, Champús y Almidón agrio de yuca en zonas rurales del país, que voluntariamente aceptaron participar. Se midieron los parámetros de pH, humedad, sólidos solubles y recuentos microbiológicos. Con estos resultados, se pudo calcular el porcentaje de conformidad de los alimentos, de los cuales el 36 % de productos evaluados fueron aptos para el consumo. Se incumplieron los límites establecidos para Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Bacillus cereus y Salmonella sp. Los análisis fisicoquímicos mostraron que el Masato y el Champús aportan condiciones abióticas para el crecimiento microbiano. Además, los productores Almidón agrio de yuca tuvieron mayor valoración en el cumplimiento de requisitos sanitarios y menor cumplimiento que los productores de Champús. Los análisis realizados indican que la mayoría de los alimentos incumplieron los límites permitidos por lo cual se debe capacitar a los productores en buenas prácticas de manufactura.

ABSTRACT Several factors intervene in the quality of the food, such as physical, chemical, nutritional, sensory, and microbiological. The latter is important as it affects the sensory properties of the finished product, and it can also cause public health risks associated with microbiological hazards. Colombia is a country rich in gastronomy, including artisanal fermented foods (AFEA), which are a current alternative for agri-food systems seeking for more natural foods. The objective of this study was to evaluate the microbiological criteria in AFEA and its compliance with the sanitary requirements to raise the awareness among crafted beverages producers and revalue the products. Eleven artisan producers of masato, champús and sour cassava starch in rural areas of the country, who voluntarily agreed to participate, were considered. The parameters of pH, humidity, soluble solids, and microbiological counts were measured. With these results, it was possible to calculate the compliance rate of the food, from which 36% of the products evaluated were fit for consumption. The limits established for Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Bacillus cereus and Salmonella spp were breached. Physicochemical analysis showed that Masato and Champús provide abiotic conditions for microbial growth. In addition, the Sour cassava starch producers had higher compliance ratings regarding sanitary requirements but lower compliance ratings than champús producers. The performed analysis indicates that most of the food did not comply with the permitted limits, which is why producers must be trained in good manufacturing practices.

Characterization of a Methanogenic Microbial Consortium from a Coal Mine in Bogotá Basin

RESUMEN En el trabajo se estudió un consorcio microbiano metanogénico de una mina de carbón de la cuenca de Bogotá en Colombia. Se establecieron cultivos de enriquecimiento de carbón ex situ para el crecimiento y la producción de gas de novo. El gas biogénico producido por los cultivos se analizó mediante cromatografía de gases con detectores de ionización de llama y conductividad térmica. Los cultivos se utilizaron para aislar estirpes microbianas y para generar bibliotecas del gene 16S rARN empleando de cebadores de bacteria y de arquea. El análisis de cromatografía de gases mostró producción de metano a 37 oC, pero no a 60 oC, donde el CO2 fue el componente principal del gas biogénico. El análisis de la secuencia del gen 16S rARN de estirpes microbianos y de las bibliotecas de clones, estableció que el consorcio microbiano metanogénico estuvo formado por especies de bacterias de los géneros Bacillus y Gracilibacter más la arquea del género Methanothermobacter. El consorcio microbiano metanogénico identificado es potencialmente responsable de la generación de gas biogénico en la mina de carbón La Ciscuda. Los resultados sugirieron que los metanógenos de este consorcio producían metano por vía hidrogenotrófica o de reducción de CO2.

ABSTRACT The work studied the methanogenic microbial consortium in a coal mine from the Bogotá basin in Colombia. Ex situ coal-enrichment cultures were established for in vitro growth and de novo gas production. Biogenic gas produced by cultures was analyzed by gas chromatography using thermal conductivity and flame ionization detectors. Cultures were used to isolate microbial specimens and to generate 16S rRNA gene libraries employing bacterial and archaeal primer sets. The gas chromatographic analysis showed methane production at 37 oC, but not at 60 oC, where CO2 was the major component of the biogenic gas. 16S rRNA gene sequence analysis of microbial isolates and clone libraries established that the methanogenic microbial consortium was formed by bacteria species from Bacillus and Gracilibacter genera plus archaea from the Methanothermobacter genus. This meth-anogenic microbial consortium was potentially responsible for biogenic gas generation in La Ciscuda coal mine. The results suggested that these methanogens produced methane by hydrogenotrophic or CO2 reduction pathways.

Funcional dynamics of the bacterial community from activated sludge wastewater treatment plant and its relationship with environmental and operational variables

RESUMEN El proceso de lodos activados es comúnmente utilizado en plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR) para reducir la concentración de materia orgánica disuelta que llega en el afluente. A pesar de los avances en el estudio de las comunidades microbianas de los lodos activados, falta mucho para entender su potencial funcional y su variabilidad ante las fluctuaciones temporales del afluente y los cambios en la operación de las PTAR. En consecuencia, en este trabajo se analizó la variación del potencial metabólico de la comunidad bacteriana del lodo activado a lo largo de un ciclo anual y se relacionó esa dinámica con variables ambientales y operacionales de una PTAR con alcantarillado combinado. La predicción del metagenoma de la comunidad bacteriana se realizó con PICRUSt2. Esta aproximación permitió evidenciar el fenómeno de redundancia funcional en la comunidad. También, se logró analizar la fluctuación temporal de los genes asociados a procesos relacionados con los ciclos del nitrógeno y azufre y su relación con variables ambientales y operacionales de la PTAR. Se encontró que dichos procesos están relacionados diferencialmente con la precipitación y los cambios en la edad de lodo observados para el periodo estudiado. Estos resultados contribuyen al entendimiento de las dinámicas de la comunidad bacteriana con relación al funcionamiento de este tipo de sistemas biotecnológicos.

ABSTRACT Activated sludge process is commonly used in wastewater treatment plants (WWTP) where a microbial community removes the organic matter from the influent. Despite the advances in the study of this community, there is still a gap of knowledge about its functional potential and its variability due to temporary fluctuations of the influent and the WWTP operation. Therefore, this work analyzed the metabolic potential variation of the activated sludge bacterial community throughout an annual cycle. Furthermore, the dynamics of the bacterial community was related to environmental and operating variables of a WWTP with combined sewerage. The metagenome prediction of the bacterial community was carried out with PICRUSt2. This approach allowed to demonstrate the phenomenon of functional redundancy in the community. Moreover, the temporal fluctuation of genes associated with the nitrogen and sulfur cycles and their relationship with environmental and the operating variables of the WWTP were analyzed. It was found that those processes were differentially related to precipitation events and variations in the sludge age observed during the studied period. These results contribute to the understanding of the bacterial community dynamics in relation to the functioning of this type of biotechnological systems.

In vitro propagation of a cuban Arbuscular Mycorrhizal Fungal strain and factible bacteria's association

ABSTRACT In vitro root cultivation techniques based on modified root systems are often used in studies on Arbuscular Mycorrhizal Fungi (AMF). It is a simplified but powerful tool to investigate AMF root colonization and development of the extraradical mycelium. The aim of this study was to establish and characterize the in vitro culture of a Cuban strain of Rhizophagus irregularis (INCAM 11) by using transformed chicory roots. For that, superficially disinfected propagules of R. irregularis were co-culture with the hairy transformed chicory roots on Modified Strullu and Romand (MSR) medium during five months. Spore germination was observed 3-5 days after surface disinfection. The first contact between AMF hyphae and roots occurred 1 - 3 days after germination and a significant production of extensive extraradical mycelium was observed. New spore formation started within 21 - 25 days. After 5 months, 2000 spores could be observed per plate which were able to germinate, colonize, establish and reproduce again spores when associated to young transformed roots of chicory. The most frequent associated microorganism to the in vitro culture of INCAM 11 was isolated and identified as Paenibacillus sp.

RESUMEN Las técnicas de cultivo de raíces in vitro basadas en sistemas de raíces modificadas se utilizan a menudo en los estudios sobre hongos micorrízicos arbusculares (HMA). Es una herramienta simplificada pero poderosa para investigar la colonización de las raíces de los HMA y el desarrollo del micelio extrarradical. El objetivo de este estudio fue establecer y caracterizar el cultivo in vitro de una cepa cubana de Rhizophagus irregularis (INCAM 11) utilizando raíces transformadas de achicoria. Para ello, propágulos de R. irregularis desinfectados superficialmente fueron co-cultivados con las raíces transformadas de achicoria en medio Strullu y Romand modificado (SRM) durante cinco meses. La germinación de las esporas se observó 3-5 días después de la desinfección superficial. El primer contacto entre las hifas y las raíces se produjo entre 1 y 3 días después de la germinación y se observó una producción significativa de micelio extrarradical. La formación de nuevas esporas comenzó entre 21 - 25 días. Después de 5 meses, se pudieron observar 2000 esporas por placa que fueron capaces de germinar, colonizar, establecer y reproducir nuevas esporas cuando se asociaron a raíces jóvenes transformadas de achicoria. El microorganismo asociado frecuentemente al cultivo in vitro de INCAM 11 fue aislado e identificado como Paenibacillus sp.

Ligninolytic activities and production of Ganoderma lucidum basidiomes in solid culture supplemented with manganese

RESUMEN Ganoderma lucidum es un basidiomiceto de pudrición blanca estudiado especialmente por sus atributos medicinales. No obstante, la información sobre la suplementación de los medios de cultivo con metales como Zn, Li, Mn, Cu es escasa aun conociendo que la presencia de metales en los sustratos mejora las características de los basidiomas obtenidos e incrementa su productividad. El objetivo fue evaluar las actividades enzimáticas lacasa (Lc) y manganeso peroxidasa (MnP), la fructificación y eficiencia biológica (EB) de G. lucidum en cultivos sólidos formulados con residuos agroindustriales (aserrín de roble, cascarilla de café, salvado de maíz) suplementados con dos niveles de sal de manganeso II (0,05 % y 0,1 % p/p) y una formulación sin adición de la sal de manganeso. Las actividades enzimáticas se determinaron durante 98 días del ciclo productivo, con toma de muestras semanales. El tratamiento uno (0,05 % p/p de MnSO4H2O) suministró la mayor EB del cultivo con 25,90 ± 2,12 % y los mayores títulos de actividades ligninolíticas en el tiempo con 0,7299 UE/g s.s. de MnP a los 35 días de fermentación y 4,1 760 UE/g s.s para la actividad de Lc a los 42 días de proceso con relación a los tratamientos dos y control. Asimismo, hubo una disminución del ciclo de cultivo del hongo para los tratamientos uno (83 días) y dos (95 días) en comparación con el tratamiento control (117 días). Los resultados de este trabajo son promisorios para cultivadores industriales de G. lucidum, ya que la suplementación de los sustratos con Mn incrementa la productividad de los cultivos.

ABSTRACT Ganoderma lucidum is a white rot basidiomycete specially studied for its medicinal attributes. However, the information on the supplementation of the substrate with metals such as Zn, Li, Mn, Cu and others is scarce. Even knowing that the presence of metals in the substrates improves the characteristics of the basidiomes produced and increases their productivity. The objective was to evaluate the enzymatic activities laccase (Lc) and manganese peroxidase (MnP). The fructification and biological efficiency (BE) of G. lucidum in solid culture formulated with agroindustrial residues, (oak sawdust, coffee husk, bran corn) supplemented with two levels of manganese II salt, (0.05 % and 0.1 % w/ w) and a formulation without addition of manganese II salt. Enzymatic activities were determined during 98 days of the production cycle, with weekly sampling. Treatment one (0.05 % w/w MnSO4.H2O) provided the highest BE of the culture with 25.90 ± 0.54% and the highest titers of ligninolytic activities, in the time with 0.7299 EU/g d.s for MnP at 35 days of fermentation and 4.1760 EU/g d.s for Lc activity at 42 days of process, in relation to treatments two and control. Likewise, there was a decrease in the fungus culture cycle for treatments one (83 days) and two (95 days) compared to the control treatment (117 days). The results of this work are promising for industrial growers of G. lucidum, since the supplementation of the substrates with Mn increase the productivity of the cultures.

RNA interference (RNAi): an effective tool in agrobiotechnology

RESUMEN El ARN de interferencia (ARNi) es un mecanismo evolutivamente conservado en la mayoría de las células eucariotas que permite silenciar genes mediante la degradación de ARN mensajero (ARNm) y la supresión de la síntesis de proteínas. En plantas, las moléculas de ARNi están involucradas en mecanismos de defensa contra patógenos y transposones, en la respuesta adaptativa al estrés, y en la expresión de genes relacionados con su crecimiento. El ARNi se considera una herramienta biotecnológica eficaz para silenciar la expresión de genes de microorganismos fitopatógenos, esto permite el diseño de bioplaguicidas ambientalmente seguros con una afinidad y selectividad, en muchos casos superior a la de los plaguicidas químicos. En esta revisión se señalan los últimos avances en la aplicación del ARNi en el contexto agrícola y su efectividad en el control biológico de fitopatógenos e insectos plaga. Asimismo, se presentan diversos ensayos experimentales cuyos resultados pueden ser la base para futuros bioproductos, además de algunos ejemplos disponibles en el mercado. Por último, se abordan aspectos de bioseguridad y consideraciones regulatorias necesarias para la aceptación y uso de esta tecnología a nivel global.

ABSTRACT RNA interference (RNAi) is an evolutionarily conserved mechanism in most eukaryotic cells that allows genes to be silenced by degradation of messenger RNA (mRNA) and suppression of protein synthesis. In plants, RNAi molecules are involved in defense mechanisms against pathogens and transposons, in the adaptive response to stress, and in the expression of genes related to their growth. RNAi is an effective biotechnological tool to silence the expression of specific genes which are essential for the survival of phytopathogenic microorganisms, thus allowing the design of environmentally safe biopesticides with affinity and selectivity, in many cases greater than chemical pesticides. This review describes the latest advances in the application of RNAi in the agricultural context and its effectiveness in the biological control of phytopathogens and pest insects. Likewise, various experimental trials are presented, the results of which may be the basis for future bioproducts, as well as some examples available on the market. Finally, biosafety aspects and regulatory considerations necessary for the acceptance and use of this technology at a global level are presented.

Germoplasm ex situ conservation and in vitro propagation of Neltuma alba Griseb

RESUMEN Neltuma alba Griseb es una especie emblemática de la Ecorregión Chaqueña, por el valor de su madera y frutos. Los resultados de la presente investigación, dan cuenta de que las semillas de algarrobo blanco pueden ser críoconservadas sin afectar el poder y la energía para germinar. Las semillas fueron conservadas por tres meses a Temperatura ambiente (24° y 30°C, Congelamiento (-18°C) y Nitrógeno líquido (-196°C). Posteriormente, fueron escarificadas mecánicamente y sembradas en tierra negra y aserrín (3:1). Los resultados fueron sometidos a pruebas no paramétricas de Kruskal-Wallis, analizándose poder, energía y vigor germinativo, y no se detectaron diferencias significativas entre tratamientos. Para la regeneración in vitro en medio de cultivo MS suplementados con 3 mg L-1 IBA y 0,05 mg L-1 CIN, se utilizaron segmentos nodales de 2 cm de longitud obtenidos de plántulas provenientes de semillas. Los porcentajes de enraizamiento obtenidos fueron elevados (87-90%). No existiendo diferencias significativas entre los tratamientos ensayados. El almacenamiento de semillas a 24°-30°C resulta ser el más apropiado para alcanzar altos porcentajes de germinación

ABSTRACT Neltuma alba Gris is an emblematic specie of Chaco Ecoregion for its wood and fruits value. This research show that algarrobo blanco's seeds can cryopreserve without affecting germination power and energy. The seeds were kept for three months at 24°-30°C, (-18°C) and (-196°C). Later, they were mechanically scarified and sown in black soil and sawdust (3: 1). The results were subjected to non-parametric Kruskal-Wallis tests, analyzing germination power, energy and vigor. The test did not detect significant differences between treatments. The nodal segments (2 cm long) obtained from plants of seeds were used for in vitro regeneration in MS culture medium supplemented with 3 mg L-1 IBA and 0.05 mg L-1 CIN, The rooting percentages obtained were high (87-90%). There are no significant differences between treatments tested. The storage of seeds at 24°-30°C is the most approppiate to rich high percentages of germination.