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

Resumen El banano es uno de los cultivos comestibles más importante en el mundo, sin embargo, es atacado por diferentes patógenos, uno de los más destacados es el hongo Mycosphaerella fijiensis, agente causal de la Sigatoka Negra. Los problemas ambientales y económicos relacionados con los pesticidas usados para su control han estimulado la búsqueda de biomoléculas alternativas no contaminantes. En el grupo de Biotecnología de la Universidad de Antioquia se realizaron estudios previos buscando una alternativa biológica al control de M. fijiensis, en los cuales se determinó la capacidad antifúngica del hongo Ganoderma lucidum como antagonista y posteriormente como fuente de extractos proteicos con actividad inhibitoria in vitro y en plantas de invernadero; estos hallazgos fueron la base de este trabajo, que está enfocado en el estudio de la capacidad enzimática de las proteínas presentes en los extractos proteicos, debido a su capacidad potencial para degradar diferentes compuestos, incluyendo polisacáridos, lípidos, péptidos y ácidos nucleicos, que constituyen partes esenciales de una célula viva; por lo tanto, estos extractos pueden actuar como posibles agentes antifúngicos. En este estudio, los extractos proteicos de G. lucidum obtenidos a partir de cultivos en biorreactor (BIOFLO 110®) fueron caracterizados en términos de sus actividades enzimáticas: deoxyribonucleasa, ribonucleasa, proteasa, glucanasa y quitinasa. Los extractos también fueron fraccionados y cada fracción obtenida fue evaluada para la capacidad inhibitoria contra el hongo fitopatógeno M. fijiensis, y a través de los análisis de espectrometría de masas se confirmó la presencia de diferentes enzimas con potencial antifúngico.

Abstract Banana is one of the most important edible crops in the world, however, it’s attacked by different pathogens, one of the most prominent of these is the fungus Mycosphaerella fijiensis, causal agent of Black Sigatoka. The environmental and economic issues related to the pesticides used for its control have encouraged the search for cleaner alternative biomolecules. Previous studies were made by the Biotechnology group from the Universidad de Antioquia searching for a biological alternative for the control of M. fijiensis; in these the antifungal capacity of the fungus Ganoderma lucidum was determined as an antagonist and then as a source of protein extracts with inhibitory activity in vitro and in greenhouse plants; these findings were the foundation of this work, which focuses in the study of the enzymatic capacity of the proteins present in the protein extracts, due to their potential ability to degrade different compounds, including polysaccharides, lipids, peptides and nucleic acids, constituents of essential parts of a living cell; therefore these extracts can act as possible antifungal agents. In this study, protein extracts of G. lucidum obtained from bioreactor cultures (BIOFLO 110 ®) were characterized in terms of their deoxyribonuclease, ribonuclease, protease, glucanase and chitinase enzymatic activities. The extracts were also fractionated and each fraction obtained was evaluated for its inhibitory capacity against the phytopathogen fungus M. fijiensis, and through mass spectrometry analysis the presence of different enzymes with antifungal potential was confirmed.

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

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

La investigación realizada evalúa el efecto del medio fermentativo y la concentración de azúcares iniciales sobre la producción de etanol en sistemas batch, cuando se emplean sacarificados de harina de yuca (Manihot esculenta), como fuente de carbono. El diseño experimental ejecutado fue de tipo bifactorial de efectos fijos y analiza la productividad de bioetanol en cuatro medios fermentativos diferentes, dos de los cuales se suplementaron con sacarificados de harina de yuca variedad Copiblanca. Las concentraciones de azúcares iniciales evaluadas en estos sustratos fueron de 250, 300 y 350 g/L. Estos tratamientos fermentativos fueron inoculados con una variedad etanologénica comercial de S. cerevisiae a una concentración de 0.05% (p/v). Las condiciones de proceso incluyeron un volumen final de 150 mL, una incubación a 35°C por 48 horas, agitación constante de 150 rpm y pH entre 4.0 y 4.5. Los sacarificados provenientes de esta variedad de yuca usados como fuente de carbono, mostraron ser excelentes sustratos para la obtención de etanol. Se evidenciaron aumentos de más del 500% en términos de productividad volumétrica con respecto al control experimental y se alcanzaron concentraciones finales de etanol del 14.7%v/v, asociadas a rendimientos producto/sustrato de 0,48 g/g y productividades de 2,4 g/L/h. Estos parámetros cinéticos fueron logrados con el medio fermentativo más simple evaluado, medio compuesto por los sacarificados como fuente de carbono y como única fuente nutricional, bajo concentraciones de azúcares iniciales de 250g/L; lo que demuestra la aptitud de estos sustratos para efectos de producción etanólica.

This research exposes the fermentative medium and initial sugar concentration effect on ethanol production in batch systems, when used glucose syrups derivatives of cassava (Manihot esculenta), as a carbon source. The experimental design was factorial and analyzes the productivity of bioethanol in four different fermentation media, two of which were supplemented with cassava flour sugared. The initial sugar concentrations tested on these substrates were 250, 300 and 350 g / L. These fermentative treatments were inoculated with a commercial ethanolic variety of S. cerevisiae at a concentration of 0.05% (w / v). The process conditions included a final volume of 150 mL, incubation at 35 ° C for 48 hours , constant stirring at 150 rpm and pH between 4.0 and 4.5. The saccharified from this cassava variety showed be excellent substrate for the bioethanol production, achieving increases of 550% in terms of volumetric productivity over the control experiment, the above, allowed us to achieve final concentrations of ethanol of 14.7% v / v, yields product / substrate of 0.5 g / g, and productivities of 2.4 g / L / h. Most interesting is that these kinetic parameters were achieved with the simplest fermentation medium evaluated, the mean was compound of saccharified as a carbon source and as a sole source of nutrition, and its initial concentration of sugars was 250g / L; the above shows the ability of these substrates for ethanol production purposes.

El hongo Ganoderma lucidum, en los constituyentes de su biomasa, tiene compuestos con propiedades benéficas para la salud; es por esto que el conocimiento de las condiciones nutricionales adecuadas para su crecimiento permitirá su producción industrial y a bajo costo. En este trabajo se evaluó a nivel de matraz el efecto de la relación C/N, y la presencia de diferentes fuentes de carbono, nitrógeno y micronutrientes sobre la producción de biomasa. Empleando glucosa y peptona como fuentes de carbono y nitrógeno, respectivamente, se encontró una relación C/N óptima de 16,7:1 para la cual la máxima producción de biomasa fue de 25 g/L. Manteniendo esta relación C/N, y sustituyendo la glucosa por lactosa o harina de cebada y la peptona por extracto de levadura, la producción de biomasa se incrementó a 35 g/L. En presencia de harina de cebada la adición al medio de cultivo de sales de Mg y K, y de tiamina, no generó un mayor incremento en la producción de biomasa. La producción de biomasa de G. lucidum se ve favorecida por la presencia en el medio de cultivo de relaciones C/N cercanas a las reportadas conforme a la composición típica de los hongos, así como por la presencia de sustratos complejos como la harina de cebada que le aportan además de la fuente de carbono micronutrientes necesarios para su desarrollo.

Ganoderma lucidum fungus has some biomass components with beneficial health properties. The knowledge about its nutritionals requirements for growing will favor its industrial production at lower cost. In this work, the effect of C/N ratio, the presence of different carbon, nitrogen and micronutrients sources, on fungal biomass production, were evaluated. Using glucose and peptone as carbon and nitrogen sources, respectively, an optimal C/N ratio of 16,7:1 was found, for which the maximal biomass production was 25 g/L. Replacing glucose by lactose or barley flour and peptone by yeast extract at the same C/N ratio, the biomass production was enhanced to 35 g/L. With barley flour in the culture medium, the presence of Mg and K salts and thiamine did not turn out into a major increase of biomass. The G. lucidum biomass production is promoted by C/N ratios in the culture medium nearly equivalent to that found in the fungus, as well as the presence of complex substrates as barley flour which, additionally, contributes with important micronutrients along with the carbon source.