Production of ethanol by aZymomonas sp strain,free and immobilized in pectin

Summary AZymomonas sp strain, alcohol tolerant, isolated from spontaneously fermenting sugarcane juice, was tested for the production of ethanol in batch, free and immobilized in pectin. CaCl₂ was used during the preparation of the beads and also added to the fermentation medium to improve the stability of the beads. It was found that immmobilization, as well as CaCl₂ above 1 gl^–1 impaired fermentation to some extent. As theZymomonas-pectin beads maintained their fermentative capacity and mechanical stability during about 40 successive batch fermentations, this opens up the possibility of using them for the continuous production of ethanol. The role of free cells as well as the effect of the preincubation of the beads on fermentation are also discussed.

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Resumen Una cepa deZymomonas alcohol tolerante, aislada de jugo de caña de azúcar en fermentación espontánea, fue utilizada para ensayos de producción en lote de etanol, tanto libre como inmovilizada en pectina. En este último caso se utilizó CaCl₂ en la preparación de las perlas como así también como componente del medio de fermentación, con el objeto de aumentar la estabilidad de las perlas. Los resultados obtenidos indican que tanto la inmovilización como una concentración de Cl₂Ca en el medio superior a 1 g/l perjudicaron en cierto grado la fermentación. Las perlas deZymomonas-pectina mantuvieron la actividad fermentativa y estabílidad mecánica durante 40 fermentaciones en lote sucesivas, abriendo la posibilidad de su utilización en la producción continua de etanol. También se analiza la influencia sobre la fermentación de las células libres y de la preincubación de las perlas.

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Résumé Une souche deZymomonas sp., tolérante à l'éthanol, isolée d'un moût spontanné de canne à sucre, a été testée pour sa faculté de produire de l'éthanol en milieu non renouvelé, à l'état libre ou à l'état immobilisé dans la pectine. On s'est servi du CaCl₂ pour la préparation des billes. Le CaCl₂ a également été ajouté au milieu de fermentation pour améliorer la stabilité des billes. Tant l'immobilisation que la présence du CaCl₂ au delà de 1 g par litre inhibent la fermentation jusqu'à un certain point. Mais le fait que les billes deZymomonas dans le pectine conservaient leur capacité fermentative et leur stabilité mécanique pendant environ 40 fermentations successives en milieu non renouvelé, ouvre la possibilité de les utiliser néanmoins en production continue d'éthanol. On discute aussi le rôle dans la fermentation des cellules libres ainsi que l'effet de la préincubation des billes.

     

Evaluation of chemical pre-treatment for biodegradation of agricultural lignocellulosic wastes byAspergillus niger

Summary Chemical pre-treatment with NaOH, NaClO₂ or peracetic acid of wheat straw, bagasse, corn cobs and groundnut shells increased cellulose utilization, cellulase activity and protein content ofAspergillus niger AS-101 used as a test biodegradative microorganism.

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Resumen El pre-tratamiento químico con NaOH, NaClO2 o àcido peracético de paja de trigo, bagazo, mazorcas de maíz y cáscaras de cacahuete, incrementó la utilización de celulosa, la actividad celulásica y el contenido en proteínas deAspergillus niger AS-101.

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Résumé Le prétraitement chimique par NaOH, NaClO₂ ou par l'acide peracétique de la paille de froment, de la bagasse, des épis de maïs ou des coquilles d'arachide, augmente l'utilisation de la cellulose, l'activité de la cellulase et le contenu en protéines d'Aspergillus niger AS-101, utilisé comme souche test dans la biodégradation par les microorganismes.

     

Production of fuel ethanol from cassava

Summary Ethanol production from fresh cassava roots using a low-temperature process was evaluated on a pilot-plant scale. The application of low-temperature cooking to cassava starch followed by a dual enzyme action resulted in an ethanol yield comparable to that of a traditional high-temperature cooking process. Pressurized distillation gave a satisfactory recovery efficiency of ethanol but was slightly lower than that obtained from atmospheric pressure distillation. Over 40% of the normal steam consumption was saved by adopting the low-temperature cooking and pressurized distillation systems in the cassava-to-ethanol process. The yield of anhydrous ethanol varied with the starch content in fresh cassava roots and was in the range of 185 to 200 liters per tonne.

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Resumen La producción de etanol a partir de raices frescas de cassava como materia prima, empleando un procedimiento a baja temperatura, ha sido evaluada a la escala de planta piloto. El empleo de baja temperatura en el tratamiento del almidón de cassava, sequido de una doble acción enzimática ha resultado en un rendimiento de etanol comparable al obtenido con el procedimiento tradicional de elevada temperatura. La destilación bajo presión ha presentado un rendimiento de etanol satisfactorio, aunque ligeramente inferior al obtenido en la destilación a la presión atmosférica. Se ahorro más de un 40% de consumo de energía en forma de vapor de agua al adoptar el tratamiento del almidón a baja temperatura y el proceso de destilación bajo presión en la producción de etanol a partir de cassava. El rendimiento de etanol anhidro varió según el contenido de almidón de la materia prima, oscilando entre 185 a 200 litros pot tonelada de cassava.

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Résumé La production d'éthanol à partir de racines fraîches de cassava comme matière première, à basse température, a été évaluée à l'échelle de plante d'essai. L'utilisation de température basse pour le traitement de l'amidon de cassava, suivi d'une double action enzymatique, a résulté en un rendement d'éthanol comparable a celui obtenu par le procédé traditionel a température élevée.: La destilation sous pression s'est présentée satisfaisante en ce qui concerne le rendement en éthanol. Cependant, celui-ci s'est montré légèrement inférieur à celui obtenu par destilation à la pression atmosphérique. Une économie d'énergie en forme de vapeur d'eau de plus de 40% a été le résultat de l'emploi de basse temperature pour le traitement de l'amidon de cassava et du procédé de destilation sous pression dans la production d'éthanol à partir de racines de cassava. Le rendement en éthanol anhydre a varié selon le contenue en amidon de la matière première, en oscillant entre 185 et 200 litres par tonne de racines de cassava.

     

Evaluation of ammonium hydroxide as preservative for ground meat

Summary Ammonium hydroxide when added at 0.134 to 0.67m to ground-meat, decreased the total number of aerobic bacteria and, to a lesser extent, Gram-negative bacteria at 37°C, 4°C and –20°C. The plate count at the same pH adjusted with 1m NaOH was considerably more than when 0.4m NH₄OH had been used, indicating that NH₄OH was acting as preservative for ground-meat and not the merely changing the pH. The changes in extract release volume, water holding capacity, soluble protein nitrogen and cook out losses were much less in ground meat containing NH₄OH as compared to control (no preservative) or containing NaOH.

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Resumen La adición de hidróxido amónico a concentraciones de 0.134 a 0.67m disminuyó el número total de bacterias aerobias y en menor proporción la cantidad de bacterias gram negativas a 37°C, 4°C y a –20°C. El conteo efectuado a un mismo pH ajustado con NaOH 1m o bien con NH₄OH 0.4m fue considerablemente superior en el primer caso, indicando que el efecto de NH₄OH no era únicamente debido al cambio de pH sino que extracto liberado, en la capacidad de retención de agua, en las proteinas/nitrógeno soluble y las perdidas por cocción fueron menores en la carne picada que contenía NH₄OH comparada con el control (sin preservativo) o con la que contenía NaOH.

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Résumé L'ajout d'ammoniaque de 0.134 à 0.67m à la viande moulue fait décroître le nombre total de bactéries aérobies et, dans une moindre mesure, de bactéries Gram-négatives, tant à 37°C qu'à 4°C et à –20°C. Le comptage sur boîte de Pétri au même pH, obtenu par ajustement au NaOH 1m, révèle des valeurs considérablement plus élevées que lorsque l'ammoniaque 0.4m est utilisé, indiquant par là que c'est bien l'ammoniaque qui agit en tant que préservatif pour la viande moulue et non le seul changement de pH. Les changements en volume d'extrait relâché, en capacité de rétention d'eau, en azote protéique soluble, sont bien moins prononcés dans le cas de la viande moulue contenant de l'ammoniaque que dans le contrôle sans préservatif ou contenant du NaOH.

     

Biomethanation in Brazil alcohol programme

Summary The bagasse resulting from the processing of sugar-cane amounts to 57 millions tons per year and it is used as cheap fuel in the processing industries. Economic studies show that biogas production in the alcohol industries is not rentable if it is to replace bagasse as fuel. However, it would represent a 6.6% increase of income if it was used as an automotive fuel in the lorries that transport the cane and/or if it was sold for other uses.

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Resumen Labagaza o residuo de los procesos de transformación de la caña de azucar puede alcanzar la cantidad de 57 millones de toneladas al año, utilizándose como carburante barato para las industrias de transformación. Se han realizado estudios económicos que muestran que la producción de biogas en alcoholeras no es rentable si se utiliza el gas obtenido como carburante, sustituyendo a la bagaza. Esta producción representaría, sin embargo un incremento de las ganacias de un 6.6% si se utilizara el gas como carburante para los camiones que transportan la caña y/o se vendiera para otros usos.

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Résumé Au Brésil I'industrie de transformation de la canne à sucre produit 57 millions de tonne de bagasse par an. Cette bagasse est utilisée comme carburant au sein des unités de production de sucre ou d'alcool. Des études économiques montrent que la production de biogaz dans les industries productrices d'alcool à partir de canne à sucre n'est pas rentable si le biogaz doit y remplacer la bagasse en tant que fuel. Par contre si le biogaz est utilisé dans les camions de transport de la canne à sucre ou s'il est vendu à d'autres usagers, les revenus augmentent de 6.6%.

     

Production of ethanol by a flocculentSaccharomyces sp. in a continuous upflow reactor using sucrose,sugar-cane juice,and molasses as the carbon source

Summary A flocculentSaccharomyces sp., isolated from spontaneously fermenting sugar-cane juice, was used to produce ethanol in a continuous upflow reactor. Media of different composition were tested using the same fermentation conditions. The best results were obtained fermenting either sugar-cane juice or molasses. The differences observed could be due to the influence of the medium composition on the growth rate and on the expression of the flocculent capacity of the yeast, both factors which modified the cell biomass concentration within the reactor.

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Resumen Una cepa floculante deSaccharomyces, aislada de jugo de caña de azúcar, se utilizó para producir etanol fermentando medios de distinta composición en un reactor continuo de flujo ascendente. Los mejores resultados se obtuvieron con jugo de caña de azúcar y con melaza. Las diferencias observadas según el mosto utilizado pueden deberse a la influencia de la composición del medio sobre la velocidad de multiplicación y capacidad foculante de la levadura, modificando de esta manera la concentración de biomasa dentro del reactor.

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Résumé Une souche floculante deSaccharomyces isolée du jus de canne à sucre a été utilisée pour produire l'éthanol, dans un réacteur continu à flux ascendant, par fermentation de milieux de culture de différentes compositions. Les meilleurs résultats ont été obtenus avec le jus de canne à sucre et les molasses. Les différences qu'on a vues selon le moût utilisé peuvent être dues à l'influence de la composition du milieu sur la vitesse de multiplication et la capacité floculante de la levure, donnant une modification de la concentration de biomasse dans le réacteur.

     

Hydrolysis of rice straw to fermentable sugars byTrichoderma enzymes

Summary ATrichoderma sp. (IMB-Tr) isolated from rice straw possessed cellulolytic and xylanolytic activity, comparable to those produced byTrichoderma reesei QM 9414 (a proven cellulolytic fungus). IMB-Tr produced 2.9 and 1.9 times, respectively, greater -glucosidase activity compared toT. reesei when grown on microcrystalline cellulose and rice straw. Percentage enzymic hydrolysis increased with increase in the sodium hydroxide concentration used in the pretreatment of rice straw and with the increase of enzyme concentration used in the hydrolysis. The extracellular enzyme fraction ofT. reesei possessed greater hydrolytic power than that of IMB-Tr. However, when a combined enzyme preparation from the two organisms was used, an appreciable degree of synergism was observed; an increase in reducing sugars up to 39% was seen. The reducing sugar produced by enzymic hydrolysis was mainly glucose, xylose and cellobiose. Fermentation of a 4.8% (w/v) sugar hydrolysate (produced by the enzymic hydrolysis of rice straw) bySaccharomyces cerevisiae produced 10.7 g/l of ethanol compared to 18.8 g/l produced by the fermentation of 4.8% (w/v) pure glucose.

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Resumen Se ha aíslado a partir de paja de arroz una cepa deTrichoderma sp. (IMB-Tr) que posee actividades celulolíticas y xilanolíticas comparables a las deTrichoderma reesei QM 9414 (un hongo probadamnete celulolítico). IMB-Tr produjo 2.9 y 1.9 veces más actividad -glucosidásica queT. reesei cuando ambos se hicieron crecer en celulosa microcristalina y en paja de arroz respectivamente. El porcentaje de hidrolisis enzimática se incrementó con el aumento en la concentración del hidróxido sódico empleado en el pretratamiento de la paja de arroz y con el aumento de la concentración enzimática utilizada en la hidrolisis. La fracción extracelular enzimática deT. reesei poseía un mayor poder hidrolítico que la de IMB-Tr, sin embargo cuando se usó un preparado enzimático combinado de ambos microorganismos se obtuvo un apreciable efecto sinérgico, observándose un incremento de hasta un 39% de los azucares reductores producidos. Estos azucares fueron principalmente glucosa, xilosa y celobiosa. La fermentación de un 4.8% (p/v) del hidrolisado azucarado (producido por la hidrolisis enzimática de la paja de arroz) porSaccharomyces cerevisiae produjo 10.7 g/l de etanol comparado a 18.8 g/l obtenidos de la fermentación de 4.8% (p/v) de glucosa pura.

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Résumé Une souche deTrichoderma sp. (IMB-Tr), isolée à partir de paille de riz, a une activité cellulolytique et xylanolytique comparable à celle deTrichoderma reesei QM 9414 (champignon cellulolytique reconnu). L'activité -glucosidase d'IMB-Tr cultivé sur cellulose micro-cristalline ou sur paille de riz est, respectivement, 2.9 et 1.9 fois plus élevée que celle deT. reesei. Le pourcentage d'hydrolyse enzymatique croit avec la concentration de la soude employée pour le pré-traitement de la paille et avec la concentration d'enzyme utilisée pour l'hydrolyse. La fraction exocellulaire de l'enzyme a une activité hydrolysante plus élevée dans le cas deT. reesei que dans celui de IMB-Tr. Cependant, si on emploie un mélange des activités enzymatiques des deux organismes, on constate une nette synergie et un accroissement des sucres réducteurs allant jusqu'à 39%. Les sucres réducteurs obtenus par hydrolyse enzymatique comprennent principalement du glucose, du xylose et du cellobiose. La fermentation parSaccharomyces cerevisiae d'un hydrolysat enzymatique de paille de riz contenant 4.8% (poids/vol.) de sucres fournit 10.7 g/l d'éthanol, au lieu de 18.8 g/l obtenus par fermentation de glucose pur à la même concentration.

     

Solid state fermentation of apple pomace for citric acid production

Summary A solid state fermentation process is described for the production of citric acid from apple pomace byAspergillus niger NRRL 567. The yields of citric acid varied with the pomace varieties, and were dependent on (1) the amount of methanol present in the pomace, and (2) the fermentation time and temperature. The process yielded as much as 90 g citric acid/kg apple pomace fermented in the presence of 3–4% methanol at 30°C in five days.

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Resumen Se describe un proceso de fermentación en estado sólido para la producción de ácido cítrico a partir de residuos de manzana, utilizandoAspergillus niger NRRL 567. La producción de ácido cítrico varió con el tipo de residuo utilizado y dependió de (1) la cantidad de metanol presente en los residuos y (2) del tiempo y la temperatura del proceso. La fermentación puede producir hasta 90 g de ácido cítrico/kg de residuo de manzana, fermentado en presencia de 3–4% de metanol a 30°C de temperatura durante 5 días.

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Résumé Le procédé de fermentation en milieu solide qui est décrit est déstiné à la production d'acide citrique à partir du marc de pommes parAspergillus niger NRRL 567. Les rendements en acide citrique varient suivant les variétés de pommes et dépendent: (1) de la quantité de méthanol présente dans le marc, et (2) du temps de fermentation et de la température. On peut obtenir jusqu'à 90 g d'acide citrique par kg de marc de pommes fermenté, en présence de 3 à 4% de méthanol, à 30°C et en 5 jours.

     

World culture collections ofRhizobium

Summary Reliable and efficientRhizobium germplasm banks are essential for the development of research and for practical application. The second edition of the World Catalogue ofRhizobium Collections lists 64 institutions in 38 countries holding some 3000 effective, tested strains. MIRCENs Culture Collections are playing an important role in this way and in the dissemination of valuable strains for legume inoculation. Constraints for development are: adequate facilities and equipment, trained personnel, co-ordination of effort. Recommendations are: preparation of an inventory on technical aspects, new directives for training and for next edition of the Catalogue, establishment of specialized germplasm banks.

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Resumen Los bancos de germoplasma deRhizobium son esenciales tanto para el desarrollo de la investigación como para el de las aplicaciones prácticas. La segunda edición del catálogo mundial de las colecciones deRhizobium cuenta con 64 instituciones repartidas en 38 países con un total de más de 3000 cepas de probada eficacia. Las colecciones de cultivos de los MIRCEN tienen un papel importante tanto en su valor intrínseco como en la distribución de cepas eficaces para la inoculación de leguminosas. Los principales problemas con los que se enfrenta su desarrollo son: facilidades adecuadas y equipamientos; personal cualificado y coordinación de esfuerzos. Las recomendaciones son: preparación de inventarios sobre aspectos técnicos; nuevas directrices para la formación de personal y para la edición de catálogos; establecimiento de bancos de germoplasma especializados.

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Résumé Des collections deRhizobium fiables et efficaces sont essentielles à la fois pour la recherche et pour les applications agricoles. La deuxième édition du catalogue mondial des collections deRhizobium comporte 64 institutions, situées dans 38 pays, et environ 3.000 souches testées. Les collections de cultures des MIRCEn jouent un rôle important sur le plan scientifique et en ce qui concerne la distribution de souches utilisées pour l'inoculation des légumineuses. Leur développement est soumis à des difficultés concernant les installations et l'équipement, le personnel qualifié, et la coordination des efforts. Il est recommandé de faire l'inventaire des aspects techniques et de formuler de nouvelles directives pour la formation technique, pour la prépartion d'une nouvelle édition du catalogue, et pour l'établissement d'une banque de gènes spécialisée.

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Invited paper presented at the VII International Conference on the Global Impacts of Applied Microbiology, Helsinki, 12–16.8.1985. Session 2     

A single-step purification of an extracellular fungal laccase

Summary A single-step purification procedure forNeurospora crassa laccase is reported. It used Celite chromatography which permits the concentration of the extracellular enzyme from large culture volumes. This method is useful to isolate any fungal or plant laccase as well as other coppercontaining proteins. This work also takes advantage of the 100-fold induction of the enzyme by low concentrations of cycloheximide.

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Resumen Aquí se reporta un procedimiento de purificación en un solo paso para le enzima lacasa deNeurospora crassa. Consiste en el empleo de la cromatografía en Celite que permite la concentración de la enzima exocelular de grandes volúmenes de cultivo. Este método es útil para aislar cualquier lacasa de hongos o plantas así como otras proteínas que contienen sobre. En este trabajo, hemos aprovechado también la inducción de la enzima en más de 100 veces por bajas concentraciones de cicloheximida.

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Résumé Nous rapportons ici une procédure de purification en une étape de la laccase deNeurospora crassa. Elle consiste à employer la chromatographie sur Celite qui permet la concentration de l'enzyme exo-cellulaire à partir de grands volumes de milieu de culture. Cette méthode permet d'isoler n'importe quelle laccase fungique ou de plante ainsi que d'autres protéines à cuivre. Dans le présent travail, nous avons aussi tiré parti de l'induction au centuple de l'enzyme par de faibles concentrations en cycloheximide.

     

Effect of moisture and salt stress on selectedRhizobium phaseoli strains

Summary Studies in Rossmoyne silt loam by the plate count (PC) and fluorescent antibody (FA) techniques showed that flooding had no detrimental effects on survival and N₂-fixing capacity ofR. phaseoli strains. Short-term flooding apparently stimulated the activity of the bacteria, as indicated by the increase in nodulation and yield ofPhaseolus vulgaris. The strains also differed in their ability to survive desiccation, and a decline in the population of all strains occurred at moisture tensions greater than 15 bars. The inhibitory concentrations of salts to growth ofR. phaseoli in solution were 0.3% for Na and K chlorides and 1.0% for Ca and Mg chlorides. The effects of Na and K sulphates were similar to the Na and K chlorides at 0.3% except for strain C-05 which was inhibited by 0.1% Na sulphate. Comparative growth averaged over all strains grown with 0.1% salts showed that the degree of inhibition was the same for both chloride and sulphate salts but that Na salts showed the greatest, and Mg salts the least, inhibition. It was concluded that some strains ofR. phaseoli can survive soil flooding, desiccation, and salt stress in large enough numbers to initiate nodule formation in some soils.

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Resumen Estudios realizados en Rossmoyne, en suelos de tipo limoso, ricos en materia orgánica han mostrado mediante técnicas de conteo en placa (PC) y de anticuerpos fluorescentes (FA) que la inundación de campos no iba en detrimento de la supervivencia y de la capacidad de fijación de N₂ de algunas cepas deR. phaseoli. La actividad de las bacterias parece verse estimulada por inundaciones de corta duración según se deduce del incremento en la nodulación y en la cosecha dePhaseolus vulgaris. Las distintas cepas mostraron diferencias en su habilidad para sobrevivir a la sequía, observándose una disminución en la población de todas las cepas a tensiones superiores a 15 bars. Las sales en disolución inhibieron el crecimiento deR. phaseoli a las concentraciones siguientes: 0.3% para los cloruros de Na y K, y 0.1% para los cloruros de Ca y Mg. Los efectos de los sulfatos de Na y K a una concentración de 0.3% fueron similares a los observados para los cloruros, excepto para el caso de la cepa C-05 que fue inhibida por 0.1% de sulfato de Na. El crecimiento medio, comparativo, de todas las cepas en un medio con un 0.1% de sales mostró que cloruros y sulfatos tenían un mismo grado de inhibición y que las sales de Na tenían el mayor efecto inhibidor, teniendo las de Mg el menor.

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Résumé Des études effectuées sur la terre limoneuse de Rossmoyne par les techniques de numération sur gélose (PC) et d'anticorps fluorescents (FA) ont montré que l'inondation n'a pas d'effet défavorable sur la survie et la capacité à fixer l'azote de certaines souches deR. phaseoli. Une brève inondation du sol parait stimuler l'activité des bactéries, comme l'indique le fait que la nodulation et le rendement dePhaseolus vulgaris sont accrus. L'aptitude des souches à survivre à la dessication est variable. D'autre part, les populations de toutes les souches diminuent lorsque la tension d'humidité dépasse 15 bars. Les concentrations salines inhibant la croissance deR. phaseoli en milieu liquide sont de 0,3% pour le chlorure de Na et de K, et de 0,1% pour le chlorure de Ca et de Mg. Les sulfates de Na et de K sont, comme les chlorures, inhibiteurs à la concentration de 0,3%, sauf dans le cas de la souche C-05 qui est inhibée par 0,1% de sulfate de Na. A la concentration de 0,1%, les chlorures et les sulfates exercent le même degré d'inhibition sur toutes les souches, mais les sels de Na sont plus inhibiteurs que ceux de Mg. En conclusion, certaines souches deR. phaseoli peuvent survivre à l'inondation, à la dessication et à l'action des sels en nombres suffisants pour initier la formation de nodules.

     

Methods for the study of nitrogen assimilation and transport in grain legumes

Summary The study of nitrogen assimilation and transport in grain legumes is a necessary preliminary to selecting plant cultivars for breeding programs aimed at increasing the contribution of nitrogen fixation to plant production and seed yield. Methods used in such studies are spread widely throughout the literature and have not always been sufficiently tested. This paper presents a comprehensive set of reliable techniques particularly adapted for use in laboratories in developing countries which lack sophisticated and expensive instruments. A continuous flow system for the measurement of N₂ fixation (acetylene reduction) using simple and inexpensive components is described, as are techniques for the estimation of nodule respiration, hydrogen evolution and plant nitrate reductase activity. A number of colorimetric techniques have been adapted for the analysis of nitrate-, amino-, amide-, ureide- and total-N in small volumes of xylem (bleeding) sap.

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Resumen El estudio de la asimilación y del transporte de nitrógeno en leguminosas de grano es un preámbulo necesario para la selección de cultivares obtenidos en programas de mejora que tengan como objetivo el incremento de la contribución de la fijación de nitrógeno a la producción de plantas y de semillas. Los métodos utilizados en dichos estudios estan dispersos en la literatura y no siempre se han comprobado lo suficiente. Este trabajo presenta un amplio conjunto de técnicas seguras, que se adaptan particularmente bien para su uso en laboratorios de países en desarrollo que carecen de instrumental caro y sofisticado. Se describe un sistema de flujo continuo para la medida de la fijación de N₂ (reducción de acetileno) que utiliza componentes sencillos y baratos, tembién se describen técnicas para estimar la respiración de los nódulos, la evolución del hidrógeno y la actividad nitratò-reductasa de la planta. Se han adaptado varios métodos colorimétricos para el análisis del Nitrógeno total y del Nitrógeno combinado (en forma de aminas, amidas y derivados de la urea) contenidos en pequeños volumenes de savia bruta (xilema).

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Résumé L'étude de l'assimilation et du transport de l'azote dans les légumineuses à graines est une nécessité préliminaire pour la sélection des cultivars destinés aux croisements visant à accroître la fixation de l'azote pour la croissance des plantes et le rendement en graines. Les méthodes employées pour ces études sont éparpillées dans la littérature et n'ont pas été suffisamment testées. Dans cet article, il est présenté une étude d'ensemble de méthodes fiables, particulièrement adaptées aux laboratoires des pays en voie de développement qui ne di sposent pas d'instrumentation sophistiquée et coûteuse. Il est notamment décrit un système simple et peu onéreux de flux continu pour mesurer la fixation de l'azote par réduction de l'acétylène, ainsi que des techniques pour déterminer la respiration des nodules, le dégagement d'hydrogéne et l'activité nitrate-réductase des plantes. Plusieurs techniques colorimétriques ont été adaptées à l'analyse de l'azote nitrique, aminé, uréidique et total, dans de faibles volumes de suc de xylème prélevé par saignée.

     

A carbon budget for heterotrophically grownAnkistrodesmus braunii andChlorella vulgaris

Summary Heterotrophic and photoheterotrophic growth of the green algaeChlorella vulgaris andAnkistrodesmus braunii were examined and compared through growth measurements and mass carbon budgets. Using two different estimates of overall efficiency, based upon the ratios of CO₂ evolved to substrate taken up and cellular carbon to substrate carbon utilized, it was concluded that both micro-organisms were capable of photoheterotrophy althoughC. vulgaris was more efficient thanA. braunii. Mass carbon budgets showed the distribution of carbon. After 11 days of growth in the light, 97 and 76% of the glucose substrate was accounted for as cell biomass forC. vulgaris andA. braunii respectively. Fermentation pathways appeared to function in both micro-organisms, particularly in the dark and in ageing cultures, as indicated by the apparent loss of carbon as volatile organics. The results obtained with the two micro-organisms studied demonstrate the ability of green algae to photoheterotrophically and heterotrophically convert a high proportion of an organic substrate into biomass. Thus, high-rate oxidation ponds should be considered from a heterotrophic perspective with a view to exploiting this heterotrophic potential.

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Un presupuesto para el carbono en el crecimiento heterótrofo de Ankistrodesmus braunii y Chlorella vulgaris

Resumen Se examinó y comparó el crecimiento heterótrofo y fotoheterótrofo midiendo crecimiento y presupuestos para el carbono de las siguientes algas verdes:Chlorella vulgaris y Ankistrodesmus braunii. La eficiencia general se estimó mediante dos parámetros: el cociente entre CO₂ suministrado y CO₂ fijado por el sustrato, y el cociente entre carbono celular y carbono del sustrato utilizado. Apartir de estas medidas se concluyó que ambos micro-organismos eran capaces de fotoheterotrofia aunqueC. vulgaris era más eficiente queA. braunii. Los presupuestos para la masa carbonada mostraron la distribución del carbono. Después de 11 días de crecimiento en presencia de luz el 97 y el 76% de la glucosa del sustrato se había transformado en biomasa celular enC. vulgaris y enA. braunii respectivamente. En ambos microorganismos parecieron funcionar vías fermentativas, especialmente en la oscuridad y en cultivos viejos, como se vio indicado por la aparente pérdida de carbono en formo de compuestos orgánicos volátiles. Los resultados obtenidos demuestran la habilidad de las algas verdes para convertir tanto fotoheterótrofa como heterótroficamente una elevada proporción de sustratos orgánicos en biomasa. Las balsas con una elevada demanda de oxigeno deberian, pues, de ser consideradas bajo una perspectiva heterótrofa con vistas a la explotación de dicho potencial heterótrofo.

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Bilans carbonés d'Ankistrodesmus braunii et de Chlorella vulgaris en croissance hétérotrophe

Résumé Les croissances hétérotrophes et photohétérotrophes des algues vertesChlorella vulgaris etAnkistrodesmus braunii ont été étudiées comparativement en mesurant la croissance et en établissant des bilans carbonés. A partir de deux estimations distinctes de l'efficacité globale, consistant dans les rapports CO₂ produit sur substrat utilisé et carbone cellulaire sur carbone métabolisé, il a été conclu que les deux micro-organismes sont photo-hétérotrophes, mais queC. vulgaris est plus efficace queA. braunii. La distribution du carbone a été déterminée par les bilans carbonés. Après onze jours de croissance à la lumière, les quantités de substrat carboné retrouvées dans la biomasse cellulaire deC. vulgaris et deA. braunii sont respectivement de 97 et 76%. Les voies fermentatives paraissent être présentes chez les deux microorganismes, et cela surtout à l'obscurité et dans les vieilles cultures, comme l'indique la perte apparente de carbone sous forme de composés organiques volatils. Les résultats obtenus avec les deux micro-organismes étudiés démontrent que les algues vertes sont capables de convertir photo-hétérotrophiquement et hétérotrophiquement une proportion élevée de la matière organique en biomasse. De ce fait, les étangs à taux d'oxydation élevée devraient être considérés du point de vue de l'exploitation de leur potentiel hétérotrophe.

     

Cassava starch fermentation pattern ofRhizopus oligosporus

Summary Rhizopus oligosporus UQM 145F was grown on cassava starch medium without a preliminary treatment of starch. The fermentation pattern ofR. oligosporus is shown to be influenced significantly by the medium composition, pH of the growth culture and the size of the spore inoculum. By varying the carbon, nitrogen and mineral salt concentrations, it was found that either glucose accumulated due to excess hydrolysis of starch or single cell protein production became dominant. In the case of the carbon source, increases in the concentration of starch led to higher biomass values, but lower rates of protein production. These observations led to a new formulated medium, resulting in an 82.9% cassava starch utilization and a true protein yield of 5.32 g/100 g initial substrate. The response ofR. oligosporus to inorganic compounds such as (NH₄)₂SO₄, urea, NaCl and MgSO₄ indicates an interesting fermentation control system.

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Resumen Rhizopus oligosporus UQM 145F se hizo crecer en un medio a base de almidón de casava sin que hubiera pasado por un tratamiento previo con almidón. Se demostró que el patrón de fermentación seguido porRh.oligosporus estaba significativamente influenciado por: la composición del medio, su pH y el tamaño del inóculo. Al variar las concentraciones de carbono, nitrógeno y sales minerales se observó que predominaba la acumulación de glucosa o bien la producción de proteínas unicelulares. Un incremento en la fuente de carbono aumentó la biomasa pero disminuyó el ritmo de producción de proteínas. Estas observaciones permitieron elaborar un nuevo medio de cultivo que resultó en la utilización del 82.9% del almidón de casava con un rendimiento en proteínas de 5.32 g/100 g de sustrato inicial. La respuesta deRh. oligosporus a compuestos inorgánicos como sulfato amónico, urea, cloruro sódico y sulfato magnésico indican la existencia de un sistema de control de la fermentación muy interesante.

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Résumé On a fait croîtreRhizopus oligosporus UQM 145 F sur un milieu à base d'amidon de manioc sans traitement préalable de l'amidon. Le profil de fermentation parR. oligosporus apparaît être influencé de manière significative par la composition du milieu, le pH de la culture en croissance et la taille de l'inoculum de spores. En variant les concentrations en carbone, en azote et en sels minéraux, on remarque la prédominance tantôt de la protéine unicellulaire, tantôt de l'accumulation de glucose. Un accroissement en concentration conduit à des valeurs plus élevées de la biomasse mais en une moindre production de protéines. Ces observations ont abouti à une nouvelle formulation du milieu avec pour résultat une utilisation à 82.9% de l'amidon de manioc et un rendement vrai en protéines de 5.32 g/100 g de substrat initial. La réponse deR. oligosporus aux composés inorganiques comme le sulfate d'ammonium, l'uréi, le chlorure de sodium et le sulfate de magnésium sont indicateurs d'un système très intéressant de contrôle de la fermentation.

     

Isolation and reversion of protoplasts ofPleurotus sajor-caju

Summary The conditions for protoplast isolation and reversion inPleuro tus sajor-caju were determined. Spherical, osmotically sensitive protoplasts were released from the mycelia through the action of Novozym 234 and cellulase CP in a suitable osmotic solution. A maximum protoplast yield was obtained from young mycelia at an early exponential growth phase by the use of 0.6 mol/l MgSC₄ in a 0.01 mol/l phosphate buffer at pH 5.0. Mannitol appeared to be more suitable forPleurotus protoplast reversion. Two patterns of morphological development of the protoplasts were observed in the osmotic liquid medium. The reversion frequency was, however, low at 4–5%. There appeared to be no significant difference in the reversion frequencies of the protoplasts grown on the complete medium and on the minimal medium.

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Resumen Aislamiento y reversión de protoplastos en Pleurotus sajor-caju Se determinaron las condiciones para el aislamiento y reversión de protoplastos enPleurotus sajor-caju. Protoplastos esféricos y osmóticamente sensibles se obtuvieron a partir de micelio mediante la action de Novozym 234 y celulasa CP en un medio osmótico adecuado. El máximo numéro de protoplastos fueron obtenidos a partir de miclio joven en la primera parte de la fase exponencial de crecimiento utilizando 0.6 mol/l MgSO en un tampón fosfato (0.01 mol/l) a pH 5.0. Manitol parece ser adecuado para la reversion dePleurotus. Se observaron dos patrones de desarrollo morfológico de los protoplastos en el medio osmótico líquido. La frecuencia de reversion fue, sin embargo, baja (4–5%). No se observaron diferencias significativas entre los protoplastos obtenidos en el medio completo y los que lo fueron en un medio mínimo.

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Résumé Isolement et réversion des protoplastes de Pleurotus sajor-caju Les conditions pour l'isolement de protoplastes dePleurotus sajor-caju et pour leur réversion ont été déterminées. Des protoplastes sphériques et osmotiquement sensibles ont été préparés à partir du mycélium par action de Novozym 234 et de cellulase CP en milieu osmotiquement approprié. Le rendement maximum en protoplastes est obtenu à partir du mycélium jeune, en phase exponentielle précoce, dans un tampon phosphates 0,01 M à pH 5,0, contenant MgSO₄ 0,6 M. Pour la réversion des protoplastes, l'agent le plus favorable est le manitol. Deux modes de développement morphologique des protoplastes en milieu osmotique ont été constatés. Toutefois, la fréquence de réversion est faible (4 à 5%). Il ne semble pas que la fréquence de réversion soit significativement différente lorsque les protoplastes sont cultivés en milieu complet ou en milieu minimal.

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This work is part of the first author's PhD thesis submitted to the Department of Biology of the Chinese University of Hong Kong.     

Glucoamylase production byAspergillus awamori on rice flour medium and partial characterization of the enzyme

Summary Aspergillus awamori ATCC 22342 was selected from 12 strainsof Aspergillus spp.and Rhizopus spp. as the best producer of amylase. Optimal growth conditions for the enzyme production in shake flasks were provided by: a medium containing 60 g/1 rice flour, 0.075% (w/v) NaNO₂ and 0.075% (v/v) corn-steep liquor, a temperature of 30° C and initial pH value of 6.5. The enzyme was characterized as a glucoamylase with a molecular weight of 49,000. Maximum enzyme activity occurred at 45 C and pH 5.8. The enzyme was stable at 40° C and lost 70 and 90% of activity when heated for 30 min at 50 and 60°C, respectively. Thermal inactivation was slowed in the presence of starch. Michaelis-Menten constants for soluble starch and dextrin were estimated as 12.5 and 33.3 mg/ml, respectively. This enzyme may be used for the production of glucose-rich syrups from rice starch.

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Producción de glucoamilasa por Aspergillus awamori en harina de arroz y caracterización parcial del enzima

Resumen Aspergillus awamori ATCC 22342 se seleccionó entre 12 cepas deAspergillus spp. y deRhizopus spp. como el mejor productor de amilasa. La condiciones óptimas de crecimiento para la producción del enzima en frascos de agitación fueron las siguientes: un medio con la composicion siguiente: 60 g/1 de harina de arroz, 0.075% (m/v) NaNO₂ y 0.075% (v/v) de extracto de maíz (corn steep liquor); una temperatura de 30°C y un pH inicial de 6.5. El enzima fue caracterizado como una glucoamilasa de peso molecular 49,000. La máxima actividad enzimática se obtuvo a 45°C con un pH de 5.8. El enzima era estable a 40 C pero perdió un 70 y un 90% de su actividad cuando se calentó durante 30 min a 50 y 60° C respectivamente. La inactivación térmica fue más lenta en presencia de almidón. Las constantes de Michaelis-Menten para almidón soluble y para dextrina se estimaron como 12.5 y 33.3 mg/ml respectivamente. Este enzima puede utilizarse para la producción de jarabes ricos en glucosa a partir de almidón de arroz.

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Production de glucoamylase par Aspergillus awamori cultivé sur milieu à la farine de riz et caractérisation partielle de l'enzyme

Résumé Aspergillus awamori ATCC 22342 a été sélectionné parmi 12 souches d'Aspergillus spp. et deRhizopus spp. comme étant le meilleur producteur d'amylase. Les conditions optimales de croissance pour la production d'enzyme en fioles agitées sont: un milieu contenant 60 g/1 de farine de riz, 0.075% (w/v) de NaNO₂ et 0.075% (v/v) de liqueur de corn steep, une température de 30° C et un pH initial de 6.5. L'enzyme a été caractérisé comme étant une glucoamylase de poids moléculaire 49,000. L'activité maximum de l'enzyme se situe à 45°C et pH 5.8. L'enzyme est stable à 40°C et perd 70 et 90% de son activité par chauffage pendant 30 min à 50 et à 60°C, respectivement. L'inactivation thermique est ralentie en présence d'amidon. Les constantes de Michaelis-Menten pour l'amidon soluble et pour la dextrine ont été éstimées, respectivement, à 12.5 et 33.3 mg/ml. Cet enzyme peut être utilisé pour la production de sirops riches en glucose à partir d'amidon de riz.

     

International aspects of biotechnology

Summary The advent of applied molecular biology has created new international issues and opportunities for biotechnology that differ significantly from those associated with the earlier Green Revolution. Techniques involving recombinant DNA, tissue culture, and cloning offer the prospect of great advances over a broad array of human concerns, notably in agriculture and food production, health and medicine, among others. Disparity in bioscience capabilities among nations, and the introduction of biotechnology into international commerce have raised questions of law and policy that are beginning to be addressed. If wisely managed, the new biotechnology offers great promise for the quality of life and the economy in developing countries; and a new structure of international institutions and programmes has developed to assist the realization of this hopeful prospect.

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Resumen La aplicación de la biología molecular ha creado a nivel internacional nuevos objetivos y oportunidades para la biotecnología que son esencialmente distintos de los ligados a la primera Revolutión Verde. Las técnicas asociadas con la recombinación de ADN, el cultivo de tejidos y el clonaje ofrecen perspectivas de grandes adelantos en un amplio espectro de temas que preocupan a la humanidad, en especial en agricultura y producción de alimentos, y en salud y medicina entre otros. La disparidad entre las capacidades biocientíficas de las distintas naciones y la entrada de la biotecnología en el comercio internacional han hecho surgir una serie de cuestiones legales y políticas a las que se empieza ya a dar respuesta. A través de una buena administración la biotecnología se presenta como una esperanza de futuro para la calidad de vuda y la economía de los países en desarrollo. Una nueva estructura de instituciones y programas internacionales se ha desarrollado para colaborar en la realización de estos proyectos.

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Résumé La venue de la biologie moléculaire appliquée a créé de nouveaux problèmes et opportunités pour la biotechnologie, qui diffèrent de manière significative de celles associées à la précédente révolution verte. Les techniques impliquant l'ADN recombinant, la culture tissulaire et le clonage ouvrent la perspective de progrès majeurs dans un large spectre de préoccupations humaines, notamment en agriculture, en production alimentaire, en matière de santé et en médecine parmi d'autres. Les disparités dans les capacités en sciences de la vie entre les nations, et l'introduction de la biotechnologie dans le commerce international engendrent des demandes de lois et de politique auxquelles on commence à répondre. Pourvu qu'elle soit sagement gérée, la nouvelle biotechnologie offre des promesses réelles pour la qualité de la vie et l'économie dans les pays en développement; et une nouvelle structure d'institutions et de programmes internationaux s'est développée pour aider à la réalisation de cette perspective pleine d'espoir.

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Condensed and substantially revised with permission of the publisher fromBiocracy: Public Policy and the Life Sciences. Westview Press, Boulder, Colorado, 1987.

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Lynton Caldwell holds jointly the titles of The Arthur F. Bentley Professor Emeritus of Political Science and Professor of Public and Environmental Affairs at Indiana University and is Director of Science Policy Studies in the University.     

Status of biomethanation development in India

Summary More than 142 distilleries in India produce 12000 million litres of effljent per year with a biogas potential of 22 to 30 litres per litre of effluent. Only four distilleries already produce biogas from their effluent. In these distilleries the biogas replaces coal for the production of energy. Incentives for the development of biomethanation are provided in the form of ediction of pollution control laws, subsidies on incremental costs, special refinance and discounting schemes, etc. Ashok Organics Ltd. possesses the know-how and sells the technology.

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Resumen Más de 142 destilerias en la India producen 12000 millones le litros de efluentes al año, con un potencial para la producción de biogas de 22 a 30 m³ por litro de effluente. Unicamente 4 destilerias producen biogas a partir de sus efluentes. En estas destilerias el biogas sustituye al carbón para la producción de energía. Se esta incentivando el desarrollo de sistemas de biometanación mediante la promulgación de leyes para el control de la polución, subsidios para los costes instrumentales y planes especiales de descuento y financiación. Mesas Ashok Organics Ltd. posee y vende la tecnología adecuada.

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Résumé En Inde, plus de 142 distilleries produisent 12 millions de m³ d'effluents par an, avec un potentiel de production de biogaz de 22 à 30 m³ par m³ d'effluent. A l'heure actuelle quatre distilleries seulement produisent du biogaz à partir de leurs effluents. Dans ces distilleries le biogaz remplace le charbon pour la production d'énergie. Il existe pourtant des incitants au développement de la biométhanisation, sous la forme de subsides, de programmes spéciaux de financement, de taux d'intérêts avantageux et de lois pour le contrôle de la pollution. De plus une firme indienne, Ashok Organics, possède le know how et vend la technologie.

     

Epuration biologique du lisier de porc par production de biomasses d'algues unicellulaires

Résumé Ce travail s'attache à l'épuration biologique du lisier de porc par l'entremise de bactéries aérobies (traitement secondaire) et de microalgues d'eau douce (traitement tertiaire). La minéralisation de la matière organique du lisier libère des éléments nutritifs nécessaires à la croissance des algues. Etant donné leur forte composition en protéines, les biomasses ainsi obtenues sont susceptibles d'être utilisées dans l'alimentation des animaux d'élevage. Le traitement secondaire consiste en une aération de 22 jours d'un lisier préalablement centrifugé; puis, dilué 30 fois, celui-ci sert à la culture deScenedesmus sp., dans les conditions naturelles. Nos résultats démontrent la faisabilité d'un tel procédé, qui pose cependant quelques problèmes. L'aération désodorise le lisier, et réduit la concentration d'ammoniaque de 97% en dix jours. La culture d'algues mène à un enlèvement satisfaisant des ions NH₄ ⁺, mais les biomasses produites restent faibles (220 mg poids sec/1). L'étude démontre qu'il est indispensable d'améliorer le système de diffusion de l'oxygène, afin de réduire le temps de rétention du traitement secondaire à environ une semaine et éviter le développement des bactéries dénitrifiantes.

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Biological treatment of pig manure by production of unicellular algal biomass

Summary This study proposes a biological treatment of pig manure by means of aerobic bacteria (secondary treatment) and freshwater microalgae (tertiary treatment). Degradation of the organic matter of the waste regenerates nutritive elements required for algal growth. The algal biomass, of high protein content, could be used for animal feed. The secondary treatment consists of a 22-day aeration of a centrifuged plg manure. This liquid is then diluted and submitted to cultures ofScenedesmus sp. under natural conditions. Our results show the practicability of the designed sequence of operations and indicate some problems. Besides deodorizing the manure, the aerobic fermentation decreased ammonium (NH₄ ⁺) concentrations by 97% within 10 days. The algal culture was satisfactory regarding NH₄ ⁺ uptake, but biomass production was relatively low, at 220 mg dry weight/1. The reactor (secondary treatment) could be improved with a better aeration device, to reduce retention time to about one week and avoid the appearance of denitrifying bacteria.

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Tratamiento biologico de estiercol de marranos mediante la producción de biomasa de algas unicelulares

Resumen Este estudio propone un tratamiento para los desechos de pocilgas mediante bacterias aerobias (tratamiento secundario) y algas de aguas dulces (tratamiento terciario). La degradación de la materia organica procedente de estos desechos regenera los elementos nutritivos necesarios para el crecimiento de las algas. La biomasa producida por las algas, de elevado contenido proteico, puede utilizarse para la alimentación animal. El tratamiento secundario consiste en la aeración durante 22 dias de residuos de pocilgas centrifugados. El líquido resultante es entonces diluido y tratado con cultivos deScenedesmus sp. en condiciones naturales. Los resultados obtenidos muestran la posibilidad de realizar las operaciones antes indicadas y esbozan algunos problemas. Aparte de desodorizar el estiércol la fermentación aerobia disminuye en diez días las concentraciones de amoniaco (NH₄ ⁺) hasta en un 97%. El cultivo de algas fue satisfactorio en relación a la absorción de NH₄ ⁺ pero la producción de biomasa fue relativamente baja consiguiendose tan solo 220 mg peso seco/ litro. El reactor, donde tiene lugar el tratamiento secundario podria mejorarse mediante un nuevo mecanismo de aeración que redujera el tiempo de retención a una semana, se evitaria con ello la aparición de bacterias desnitrificantes.

     

Addendum: Recovery of cellulases from spent broth of sugar beet pulp fermentation byTrichoderma reesei

Summary The exo- and endo-glucanases ofTrichoderma reesei were recovered after growth on sugar beet pulp by vacuum concentration followed by (NH₄)₂SO₄ or acetone precipitation. Final respective recoveries were 53% and 57% for the exoglucanase and 41% and 42% for the endoglucanase. The resuspended acetone precipitates of both enzymes showed no loss of activity after 30 d at 4°C, pH 4.8 and in the presence of 0.5% sorbic acid. (NH₄)₂SO₄-precipitated exoglucanase lost activity in the same period.

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Resumen Las exo y endoglucanasas deTrichoderma reesei se recuperaron después de su crecimiento en pulpa de remolacha azucarera mediante concentración al vacío seguida de precipitación con (NH₄)₂SO₄ o acetona. La recuperación final fue de 53% y 57% para la exoglucanasa y de 41% y 42% para la endoglucanasa. La resuspensión de los precipitados cetónicos de ambos enzimas no mostró perdidas de actividad después de 30 d a 4°C y pH 4.8 en presencia de ácido sórbico. La exoglucanasa precipitada con (NH₄)₂SO₄ perdió actividad durante este mismo periodo.

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Résumé Les exo- et endoglucanases deTrichoderma reesei ont été récupérées après croissance sur pulpe de betterave sucrière, par concentration sous vide après précipitation par le sulfate ammonique ou l'acétone. Les récupérations ont été respectivement de 53% et 57% pour l'exoglucanase et de 41% et 42% pour l'endoglucanase. Les resuspensions des deux enzymes après précipitation à l'acétone n'ont révélé aucune perte d'activité après 30 jours à 4°C, pH 4.8 et en présence de 0.5% d'acide sorbique. L'exoglucanase précipitée au sulfate ammonique avait perdu toute activité dans le même laps de temps.

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(Based on a paper presented at the First Latin American Congress on Biotechnology, Tucumán, Argentina, October 4–8, 1987)