Revista Colombiana de Biotecnología

Fermented culinary heritages as tools to improve food safety

Ecotoxicological comparison to Sodium Chloride in Hydra vulgaris and Hydra viridissima

RESUMEN El aumento de la salinidad en los ecosistemas de agua dulce genera preocupación sobre los efectos adversos que puede provocar sobre las especies dulceacuícolas y el suelo. Las concentraciones óptimas de iones de sodio y calcio para que las especies del género Hydra tengan condiciones fisiológicas adecuadas son relativamente bajas. Este trabajo se enfocó en comparar la sensibilidad de H. vulgaris e H. viridissima frente al cloruro de sodio (NaCl). Las especies fueron mantenidas bajo condiciones de fotoperiodo, iluminación y temperatura controladas. Se obtuvieron las tasas de crecimiento y en ensayos de toxicidad aguda se calcularon las CE50 (Concentración efectiva media) y CL50 (Concentración letal media) como indicadores de la sensibilidad al NaCl. H. vulgaris fue más sensible al NaCl dado que la CL50-96h fue de 1,0 g/l NaCl (entre 0,8 - 1,2 g/l como intervalo de confianza al 95%), mientras que H. viridissima presentó una CL50-96h promedio de 2,6 g/l (entre 2,0 - 3,3 g/l como intervalo de confianza del 95%). Se considera que esta última fue más tolerante al NaCl, probablemente por la relación simbiótica con la microalga Chlorella vulgaris, ya que podría generar un efecto protector. Se espera que comprender el comportamiento de estos biomodelos respecto al aumento de la salinización permita la evaluación temprana de riesgos ecológicos en ecosistemas acuáticos tropicales.

ABSTRACT The increase in salinity in freshwater ecosystems raises concern about the adverse effects that it can cause in freshwater species and the soil. The sodium and calcium ions optimum concentrations required for genus Hydra to have adequate physiological conditions are relatively low. This research compared the H. vulgaris and H. viridissima sodium chloride (NaCl) sensitivity. The species were propagated under photoperiod, lighting and temperature-controlled conditions. The growth rates were obtained and EC50 (mean effective concentration) and LC50 (mean lethal concentration) were calculated by means of acute toxicity tests as indicators of sensitivity to NaCl. For H. vulgaris the LC50-96h was 1.0 g/l of NaCl with a range between 0.8 - 1.2 g/l of NaCl, compared to H. viridissima presented an average LC50-96h of 2.6 g/l of NaCl with a 95% confidence interval between 2.0 - 3.3 g/l of NaCl. The H. viridissima was more tolerant, probably the symbiotic relationship with Chlorella vulgaris, can generate a protective effect. Understanding the behavior of these species with respect to increased salinization can allow an early assessment of ecological risks in tropical aquatic ecosystems.

Evaluation of rice cultivars (Oryza sativa L.) from Vietnam, for their introduction in Cuba

RESUMEN Con el objetivo de evaluar la diversidad fenotípica de ocho cultivares de arroz (Oryza sativa L.) procedentes de Vietnam, para su introducción en los programas de mejora y en la producción en Cuba, apoyados en caracteres morfoagronómicos y técnicas de análisis multivariado, fue desarrollado este trabajo en la Unidad Científico Tecnológica de Base “Los Palacios”, perteneciente al Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas de Cuba. Los cultivares vietnamitas se sembraron en campo junto a los comerciales INCA LP-5 e INCA LP-7, para ser caracterizados agronómicamente con la utilización de 29 descriptores cualitativos y 22 cuantitativos. Los resultados mostraron que 16 caracteres cualitativos resultaron homogéneos para los ocho cultivares procedentes de Vietnam y los dos cultivares comerciales cubanos, la asociación entre varios caracteres cuantitativos reafirma la influencia que ejercen algunos componentes sobre el rendimiento, los que son considerados como marcadores para la selección, tres cultivares de procedencia vietnamita (GL301, LCG3-4 y DS1) no pueden ser utilizados en la producción arrocera en Cuba, por su susceptibilidad a Tagosodes. Todos los cultivares mostraron resistencia a Rhizoctonia solani y Sarocladium oryzae y dos (GL 301 y LTH 31) fueron susceptibles a Pyricularia grisea. Los cultivares OM6976, OM5451 y OM8087 alcanzaron valores altos de rendimiento, por lo que pudieran ser utilizados, como progenitores en los programas de mejora, así como cultivares comerciales.

ABSTRACT With the objective of evaluating the phenotypic diversity of eight rice cultivars (Oryza sativa L.) from Vietnam, for their introduction in breeding programs and production in Cuba, supported by morphoagronomic characters and multivariate analysis techniques, this work was developed in Scientific and Technological Base Unit belonging to the National Agricultural Sciences Institute of Cuba. The Vietnamese cultivars were planted in the field together with the commercial cultivars INCA LP-5 and INCA LP-7, to be characterized agronomically with the use of 29 qualitative and 22 quantitative descriptors. The results showed that 16 qualitative characters were homogeneous for the eight cultivars from Vietnam and the two Cuban commercial cultivars, the association between various quantitative characters reaffirms the influence exerted by some components on yield, which are considered as markers for selection. Three cultivars of Vietnamese origin (GL301, LCG3-4 and DS1) cannot be used in Cuban rice production, due to their susceptibility to Tagosodes. All cultivars showed resistance to Rhizoctonia solani and Sarocladium oryzae and two (GL 301 and LTH 31) were susceptible to Pyricularia grisea. The OM6976, OM5451 and OM8087 cultivars reached high yield values, so they could be used as parents in breeding programs, as well as commercial cultivars.

Enzymatic isolation of protoplasts from the mesophilus of vitroplants Gynerium sagittatum Aubl. Beauv. cv. “Criolla”

RESUMEN Gynerium sagittatum es una gramínea ampliamente utilizada en la costa Caribe colombiana como fuente de fibra natural para la elaboración de artesanías, particularmente por la comunidad Zenú. En la presente investigación se evaluó el efecto de diferentes concentraciones de enzimas: celulasa y macerozima a diferentes tiempos de incubación y sus interacciones en el aislamiento de protoplastos. Los protoplastos se obtuvieron del mesófilo foliar de vitroplantas de G. sagittatum expuesto a combinaciones enzimáticas de celulasa (1.5 y 2.0%), con macerozima (0.3, 0.6 y 0.9%), durante 3, 6 y 9 horas de incubación, para un total de 18 tratamientos con 5 réplicas cada uno. Los mayores números de protoplastos aislados correspondieron a T18 (2.0% celulasa, 0.9% macerozima), T12 (2.0% de celulasa, 0.3% macerozima), T3 (1.5% de celulasa, 0.3% de macerozima) y T6 (1.5% de celulasa, 0.6% de macerozima) por 9 horas de incubación cada uno, con valores de 88.625, 83.000, 75.000 y 53.375 protoplastos/mL respectivamente. El tiempo de incubación fue significativo en el aislamiento de los protoplastos (p<0.05). Las predicciones entre factores mostraron que una interacción de 2.0% de celulasa y 0.9% de macerozima permite obtener 44.302 protoplastos/mL, mientras que las interaciciones tiempo de incubación-celulasa y tiempo de incubación-macerozima mostraron que es posible obtener 72.073 y 71.212 protoplastos/mL con 2.0% de celulasa y 0.9% macerozima por 9 horas de incubación cada una respectivamente. Los resultados indican que la aplicación de estas enzimas permite obtener cantidades considerables de protoplastos de G. sagittatum a partir de explantes cultivados in vitro.

ABSTRACT Gynerium sagittatum is a graminaceous plant widely used in the Caribbean coast of Colombia as a natural fiber source for the elaboration of handicrafts, particularly by the Zenú community. In the present investigation, the effect of different concentrations of cellulase and macerozyme enzymes at different incubation times and their interaction in the isolation of protoplasts was evaluated. Protoplasts were obtained from leaf mesophyll of G. sagittatum vitroplants exposed to enzymatic combinations of cellulase (1.5 and 2.0%), with macerozyme (0.3, 0.6 and 0.9%), for 3, 6 and 9 hours of incubation, for a total of 18 treatments with 5 replicates each. The highest numbers of isolated protoplasts corresponded to T18 (2.0% cellulase, 0.9% macerozyme), T12 (2.0% cellulase, 0.3% macerozyme), T3 (1.5% cellulase, 0.3% macerozyme) and T6 (1.5% cellulase, 0.6% macerozyme); at 9 hours incubation. The protoplast number for these treatments were: 88.625, 83.000, 75.000 and 53.375 protoplasts/mL respectively. Incubation time was significant in the isolation of protoplasts (p<0.05). The predictions between the factors showed that with an interaction of 2.0% cellulase and 0.9% macerozyme it is possible to obtain 44.302 protoplasts/mL, likewise, the incubation time-cellulase and incubation time-macerozyme interactions showed that it is possible to obtain 72.073 and 71.212 protoplasts/mL with 2.0% cellulase and 0.9% macerozyme for 9 hours of incubation respectively. The results indicate that the use of these enzymes and time, allows the isolation of of protoplasts from G. sagittatum in vitro plants.

Bactericidal activity of anti-ABO antibodies in isolated colonies from Escherichia coli

RESUMEN Se ha estudiado la interacción entre antígenos ABO y microorganismos, incluidos los presentes en la microbiota, sobre la posible acción de antígenos y anticuerpos ABO en la susceptibilidad a enfermedades infecciosas. El objetivo de esta investigación fue determinar el título mínimo de la bacteria Escherichia coli capaz de sufrir la acción bactericida in vitro de los anticuerpos humanos anti-ABO. La selección de las muestras de sangre utilizadas se realizó mediante la aplicación de un cuestionario, fenotipado sanguíneo (un voluntario de cada fenotipo ABO) y la titulación de anticuerpos ABO. Se preparó una suspensión bacteriana (inoculo) y se agregó al suero de los voluntarios, seguido de la inoculación en Mueller Hinton Agar, luego de 24 horas, los resultados se leyeron e interpretaron con análisis por duplicado. No hubo diferencia significativa en la Prueba Bactericida entre las pruebas 1 y 2 en los grupos sanguíneos A, B, AB, O y Control Positivo. Hubo una diferencia significativa en el suero humano puro cuando se analizó el Grupo A x Control Positivo; Grupo B x Control Positivo; Grupo AB x Control Positivo y Grupo O x Control Positivo. No hubo diferencia significativa en las otras diluciones. Se concluye que los anticuerpos anti-ABO tienen efecto bactericida cuando existe una alta concentración de bacterias en el ambiente.

ABSTRACT The interaction between ABO antigens and microorganisms, including those present in the microbiota, has been studied about the possible action of antigens and ABO antibodies in susceptibility to infectious diseases. This research aimed to determine the minimum titer of the Escherichia coli bacteria capable of undergoing in vitro bactericidal action of human anti-ABO antibodies. The selection of blood samples was performed through a questionnaire, blood phenotyping (one volunteer of each ABO phenotype), and the titration of ABO antibodies. A bacterial suspension (inoculum) was prepared and added to the serum of the volunteers, followed by inoculation in Mueller Hinton Agar. After 24 hours, the results were read and interpreted with duplicate analysis. There was no significant difference in the bactericidal test between tests 1 and 2 in blood groups A, B, AB, O, and Positive Control. There was a significant difference in pure human serum when Group A x Positive Control was analyzed, Group B x Positive Control, Group AB x Positive Control, and Group O x Positive Control. There was no significant difference in the other dilutions. It is concluded that anti-ABO antibodies have a bactericidal effect when there is a high concentration of bacteria in the environment.

Biomass production and chemical characterization of Lentinula edodes grown in a bioreactor under different conditions

RESUMEN La ingeniería bioquímica juega un papel importante en el desarrollo tecnológico de los procesos de obtención ya sea de cuerpos fructíferos de setas con potencial medicinal para el consumo directo, o en la fabricación de nutracéuticos y/o suplementos dietarios. Esta investigación implementó una metodología en biorreactor para el cultivo del hongo macromiceto Lentinula edodes, conocido comúnmente como Shiitake, con el objetivo de evaluar el efecto que tienen la velocidad de agitación y el flujo de aire en la producción de biomasa y de metabolitos de mediana y baja polaridad. Se determinó que el rendimiento y la productividad más altos de producción de biomasa se logra a unas condiciones de 80 rpm y 0,50 vvm obteniendo 0,0260 g/g y 0,00433 g/L*h respectivamente. Igualmente, en cuanto a la composición de esta biomasa, se concluyó que se genera un máximo contenido de proteína (33,4% del micelio liofilizado) a unas condiciones de 140 rpm y 0,75 vvm, los esteroles alcanzaron un porcentaje de 89,32% del extracto en DCM a 80 rpm y 0,5 vvm. Los resultados del análisis por GC-MS confirman la amplia variedad de compuestos que se pueden obtener a partir de un cultivo en biorreactor del hongo Lentinula edodes.

ABSTRACT Biochemical engineering plays an important role in the technological development of the processes for obtaining either mushroom fruiting bodies with medicinal potential for direct consumption, or in the manufacture of nutraceuticals and/or dietary supplements. This research implemented a methodology in a bioreactor for the cultivation of the Lentinula edodes macromycete fungus, commonly known as Shiitake, with the aim of evaluating the effect of agitation speed and air flow on the production of biomass and metabolites of median and low polarity. Thus, it was found that the highest yield and productivity of biomass production is achieved at conditions of 80 rpm and 0,50 vvm, obtaining 0,0260 g/g and 0,00433 g/L*h respectively. Likewise, in the study of the content of metabolites it was concluded that for the protein 33,4% of the lyophilized mycelium was reached at conditions of 140 rpm and 0,75 vvm, the sterols reached a percentage of 89,32% of the extract. in DCM at 80 rpm and 0,5 vvm. The results of the GC-MS analysis confirm the wide variety of compounds that can be obtained from a bioreactor culture of the Lentinula edodes fungus.

Obtaining the recombinant green fluorescent protein and its IgY polyclonal antibody

RESUMEN La Proteína Verde Fluorescente (Green Fluorescent Protein, GFP) es ampliamente utilizada en ensayos in vivo e in vitro. Se han generado múltiples variantes de esta proteína para diversificar sus características, como la GFP-enhancer (EGFP) que emite una señal de fluorescencia 35 veces mayor en comparación con la proteína silvestre, siendo implementada como proteína fusión en estudios de localización y estabilidad estructural, entre otros. La detección de esta proteína y sus variantes puede ser directa o indirecta, mediante el uso de anticuerpos anti-GFP. Aunque el uso de GFP es generalizado y de evidente utilidad en investigación y en docencia, los insumos para su estudio exhiben un alto costo dado que deben ser importados, constituyendo un recurso limitado en Colombia. El presente trabajo reporta la clonación y expresión de la proteína recombinante 6xHisEGFP, cuya purificación se completó a partir de la fracción soluble e insoluble del sistema heterólogo Escherichia coli mediante cromatografía de afinidad a metales inmovilizados y electroforesis preparativa, respectivamente. La proteína purificada se implementó como antígeno para la producción de anticuerpos policlonales aviares (IgY) contra la EGFP, los cuales se obtuvieron desde los huevos colectados y el suero de las sangrías de las gallinas inmunizadas. En este sentido, la estrategia metodológica planteada constituye un avance en el desarrollo de un sistema biotecnológico para la producción nacional de herramientas moleculares como los anticuerpos policlonales aviares a bajo costo.

ABSTRACT Green Fluorescent Protein (GFP) is widely used in in vivo and in vitro assays. Multiple variants of this protein have been generated to diversify its characteristics, such as the enhancer GFP (EGFP) that emits a 35-fold higher fluorescence signal compared to the wild-type protein, being implemented as a fusion reporter in localization and structural stability studies, among others. Detection of this protein can be direct or indirect, fusing anti-GFP antibodies. Although the use of GFP is generalized and of evident utility in research and teaching, the molecular tools for its study exhibit a high cost since they must be imported, constituting a limited resource in Colombia. This work reports the cloning and expression of the recombinant protein 6xHisEGFP, which purification was completed from the soluble and insoluble fraction of the heterologous Escherichia coli system by immobilized metal affinity chromatography and preparative SDS-PAGE, respectively. The purified protein was implemented as an antigen to produce avian polyclonal antibodies (IgY) against EGFP, which were obtained from collected eggs and blood serum from immunized hens. In this sense, the proposed methodological strategy constitutes an advance in the development of a biotechnological system for the national production of molecular tools such as avian polyclonal antibodies at low-cost.

Biodegradation of polyethylegeglycol 400 with consortium of Pseudomonas sp. and Rhizobium trifolii

RESUMEN Se evaluó la biodegradación de polietilenglicol de peso molecular 400 - PEG 400 con el consorcio Pseudomonas sp. y Rhizobium trifolii en reactores en Batch; para determinar las condiciones óptimas de operación del reactor se preparó medio con sales mínimas esenciales suplementado con peptonaCSMEP; en estos medios se estimó el comportamiento del consorcio con condiciones de temperatura entre 15-37°C, pH en un rango de 5-9 y concentración de PEG 400 del .1-2%. Con los resultados obtenidos en estos ensayos previos se ensamblaron tres reactores en Batch - BK. Se analizaron 14 muestras del contenido de cada uno de los reactores durante 20 días para medir la biodegradación del PEG 400 usando demanda química de oxígeno - DQO en sistema de digestión cerrado. Se obtuvo una disminución de hasta el 98.5% del poliéter, lo que mostró que la simbiosis fue efectiva para alcanzar una remoción importante del contaminante.

ABSTRACT The biodegradation of polyethylene glycol of molecular weight 400 - PEG 400 was evaluated with the consortium Pseudomonas sp. and Rhizobium trifolii in Batch reactors. To determine the optimal operating conditions of the reactor, a medium with minimum essential salts supplemented with CSMEP peptone was prepared; In these media, the behavior of the consortium was estimated with temperature conditions between 15-37°C, pH in a range of 5-9 and PEG 400 concentration of .1-2%. With the results obtained in these previous tests, three Batch - BK reactors were assembled. 14 samples of the contents of each one of the reactors were analyzed during 20 days to measure the biodegradation of PEG 400 using chemical oxygen demand - COD in a closed digestion system. A decrease of up to 98.5% of the polyether was obtained, which showed that the symbiosis was effective to achieve an important removal of the contaminant.

The chronicle of the ups and downs that made Bacillus thuringiensis a natural insecticide

ABSTRACT Bacillus thuringiensis is a worldwide known bacterium for its capacity to control insect pests thanks to the action of its parasporal crystal. The objective of this paper deals with the history, in some cases unknown, of the study of Bacillus thuringiensis that led it to be a crucial biological alternative in controlling pest insects. How the mode of action for killing insects was understood, as well as the field tests that were carried out to evaluate its effectiveness and to develop the first commercial products, are reflected in this review that presents and discusses the scientific successes and failures that marked the course of B. thuringiensis.

RESUMEN Bacillus thuringiensis es una bacteria conocida mundialmente por su capacidad para controlar insectos plaga, gracias a la acción de su cristal parasporal. El objetivo de esta revisión trata de la historia, en algunos casos desconocida, del estudio de Bacillus thuringiensis que la llevó a ser una importante alternativa biológica en el control de insectos plaga. Cómo se llegó a comprender el modo de acción para matar insectos, así como las pruebas de campo que se realizaron para evaluar su efectividad y lograr desarrollar los primeros productos comerciales están plasmados en esta revisión que presenta y discute los aciertos y desaciertos científicos que marcaron el rumbo de B. thuringiensis.

Waste biomass from the Cannabis industry, an alternative for obtaining products of high added value

RESUMEN A medida que como sociedad vamos dando más importancia a lograr una economía circular, se hace importante encontrar fuentes renovables aptas para la producción de biocombustibles y bioquímicos. En los últimos años, diversas fuentes de biomasa lignocelulósica han sido estudiadas para estos propósitos. Dentro de estas fuentes de biomasa se encuentra el cáñamo (Cannabis sativa L.), siendo parte de una industria que ha crecido a pasos agigantados en las últimas décadas, en Colombia, desde su legalización. Específicamente, la industria del cannabis medicinal es responsable de generar una enorme cantidad de residuos en forma de los tallos de la planta, considerados un subproducto de bajo valor. En esta revisión se compila la información de diferentes estudios sobre el aprovechamiento de la fracción de polisacáridos de biomasa cáñamo, mediante transformaciones químicas y bioquímicas, para la obtención de productos de valor agregado. Se encontró que la mayoría de estudios están enfocados en la obtención de bioetanol o biogás; se encontraron también reportes de otras moléculas como ácido succínico, ácido láctico, furfural, polihidroxialcanoatos y bisaboleno. La viabilidad a nivel industrial de todos estos procesos permanece siendo una incógnita, pues los pasos de pretratamiento, hidrólisis y de conversión final utilizados suelen ser costosos. Es necesario que los estudios que realicen en el futuro se enfoquen en optimizar las condiciones de estos procesos y hacerlos verdes y así asegurar que puedan ser escalados.

ABSTRACT As we as a society, give more importance to achieving a circular economy, it becomes important to find renewable sources suitable for the production of biofuels and biochemicals. In the last years, several different sources of lignocellulosic biomass have been studied for these purposes. One of these biomass sources is hemp (Cannabis sativa L), being part of an industry that has grown through giant steps in the last decades, in Colombia, since its legalization. Specifically, the industry of medicinal hemp is responsible for the generation of huge amounts of residues in the form of the plant stalks, considered a low value subproduct. This review compiles the information of several studies about the exploitation of the polysaccharide portion of hemp biomass through chemical and biochemical transformations, obtaining value-added products. It was found that most of these studies focus on the production of bioetanol or biogas; reports of other molecules such as succinic acid, furfural, polyhydroxyalkanoates and bisabolene were also found. Industrial viability of these processes remains a question, since pretreatment, hydrolysis and final conversion steps are usually expensive. It necessary that future studies focus on optimizing conditions of these processes as well as making them green, ensuring that they can be scaled.