Significant production of vanillin and in vitro amplification of ech gene in local bacterial isolates / Produção significativa de vanilina e amplificação in vitro do gene ech em isolados bacterianos locais

Abstract Vanillin is the major component which is responsible for flavor and aroma of vanilla extract and is produced by 3 ways: natural extraction from vanilla plant, chemical synthesis and from microbial transformation. Current research was aimed to study bacterial production of vanillin from native natural sources including sewage and soil from industrial areas. The main objective was vanillin bio-production by isolating bacteria from these native sources. Also to adapt methodologies to improve vanillin production by optimized fermentation media and growth conditions. 47 soil and 13 sewage samples were collected from different industrial regions of Lahore, Gujranwala, Faisalabad and Kasur. 67.7% bacterial isolates produced vanillin and 32.3% were non-producers. From these 279 producers, 4 bacterial isolates selected as significant producers were; A3, A4, A7 and A10. These isolates were identified by ribotyping as A3 Pseudomonas fluorescence (KF408302), A4 Enterococcus faecium (KT356807), A7 Alcaligenes faecalis (MW422815) and A10 Bacillus subtilis (KT962919). Vanillin producers were further tested for improved production of vanillin and were grown in different fermentation media under optimized growth conditions for enhanced production of vanillin. The fermentation media (FM) were; clove oil based, rice bran waste (residues oil) based, wheat bran based and modified isoeugenol based. In FM5, FM21, FM22, FM23, FM24, FM30, FM31, FM32, FM34, FM35, FM36, and FM37, the selected 4 bacterial strains produced significant amounts of vanillin. A10 B. subtilis produced maximum amount of vanillin. This strain produced 17.3 g/L vanillin in FM36. Cost of this fermentation medium 36 was 131.5 rupees/L. This fermentation medium was modified isoeugenol based medium with 1% of isoeugenol and 2.5 g/L soybean meal. ech gene was amplified in A3 P. fluorescence using ech specific primers. As vanillin use as flavor has increased tremendously, the bioproduction of vanillin must be focused.

Resumo A vanilina é o principal componente responsável pelo sabor e aroma do extrato de baunilha e é produzida de três formas: extração natural da planta da baunilha, síntese química e transformação microbiana. A pesquisa atual teve como objetivo estudar a produção bacteriana de vanilina a partir de fontes naturais nativas, incluindo esgoto e solo de áreas industriais. O objetivo principal era a bioprodução de vanilina por meio do isolamento de bactérias dessas fontes nativas. Também para adaptar metodologias para melhorar a produção de vanilina por meio de fermentação otimizada e condições de crescimento. Foram coletadas 47 amostras de solo e 13 de esgoto de diferentes regiões industriais de Lahore, Gujranwala, Faisalabad e Kasur; 67,7% dos isolados bacterianos produziram vanilina e 32,3% eram não produtores. Desses 279 produtores, 4 isolados bacterianos selecionados como produtores significativos foram: A3, A4, A7 e A10. Esses isolados foram identificados por ribotipagem como fluorescência A3 Pseudomonas (KF408302), A4 Enterococcus faecium (KT356807), A7 Alcaligenes faecalis (MW422815) e A10 Bacillus subtilis (KT962919). Os produtores de vanilina foram posteriormente testados para produção aprimorada de vanilina e foram cultivados em diferentes meios de fermentação sob condições de crescimento otimizadas para produção aprimorada de vanilina. Os meios de fermentação (FM) foram: à base de óleo de cravo, à base de resíduos de farelo de arroz (resíduos de óleo), à base de farelo de trigo e à base de isoeugenol modificado. Em FM5, FM21, FM22, FM23, FM24, FM30, FM31, FM32, FM34, FM35, FM36 e FM37, as 4 cepas bacterianas selecionadas produziram quantidades significativas de vanilina. A10 B. subtilis produziu quantidade máxima de vanilina. Essa cepa produziu 17,3 g / L de vanilina em FM36. O custo desse meio de fermentação 36 foi de 131,5 rúpias / L. Esse meio de fermentação foi um meio à base de isoeugenol modificado com 1% de isoeugenol e 2,5 g / L de farelo de soja. O gene ech foi amplificado em A3 P. fluorescence usando primers específicos para ech. Como o uso da vanilina como sabor aumentou tremendamente, a bioprodução da vanilina deve ser focada.

Additive containing homo and heterolactic bacteria on the fermentation quality of maize silage / Aditivo contendo bactérias homo e heteroláticas sobre a qualidade fermentativa da silagem de milho

This trial evaluated the addition of Lactobacillus plantarum, L. brevis and Enterococcus faecium combo additive against a control treatment. The silages were made in laboratory silos that were stored for 30, 60, 90 or 120 days before opening. We evaluated the chemical composition of the forage before and after ensiling and the fermentative losses of silages. The additive decreased (p < 0.01) effluent production (11.4 kg ton⁻¹) compared to control silage (14.0 kg ton⁻¹), but it increased (p < 0.01) the Neutral Detergent Fiber (NDF) and Acid Detergent Fiber (ADF) from 45.6% and 24.5% to 47.0 and 25.1% for control and additive silages, respectively. The storage periods affected (p < 0.01) effluent production, Dry Matter Losses (DML), NDF, ADF and pH variables. Fermentative losses were very low because of the adequate characteristics of maize for ensilage.

O presente ensaio experimental avaliou inoculação de aditivo composto por Lactobacillus plantarum, L. brevis e Enterococcus faecium em relação à silagem sem aditivo (Controle). As silagens foram confeccionadas em silos experimentais e armazenadas por 30, 60, 90 ou 120 dias antes da abertura dos silos. Foi avaliada a composição bromatológica da forragem antes e após a ensilagem, e as perdas fermentativas durante o processo. O aditivo avaliado reduziu (p <0,01) a produção de efluente (11,4 kg t⁻¹) em relação à silagem Controle (14,0 kg t⁻¹). A inoculação com aditivo elevou os teores de Fibra em Detergente Neutro (FDN) e Fibra em Detergente Ácido (FDA), de 45,6 e 24,5% para 47,0 e 25,1% para as silagens controle e com aditivo, respectivamente. Os tempos de armazenamento influenciaram (p < 0,01) a produção de efluente, a perda de matéria seca (PMS), os teores de FDN e FDA, e o pH das silagens. As silagens apresentaram bons parâmetros de qualidade e as perdas fermentativas observadas foram bastante reduzidas, dadas as adequadas características da cultura do milho para a ensilagem.

Additive containing homo and heterolactic bacteria on the fermentation quality of maize silage / Aditivo contendo bactérias homo e heteroláticas sobre a qualidade fermentativa da silagem de milho

This trial evaluated the addition of Lactobacillus plantarum, L. brevis and Enterococcus faecium combo additive against a control treatment. The silages were made in laboratory silos that were stored for 30, 60, 90 or 120 days before opening. We evaluated the chemical composition of the forage before and after ensiling and the fermentative losses of silages. The additive decreased (p < 0.01) effluent production (11.4 kg ton⁻¹) compared to control silage (14.0 kg ton⁻¹), but it increased (p < 0.01) the Neutral Detergent Fiber (NDF) and Acid Detergent Fiber (ADF) from 45.6% and 24.5% to 47.0 and 25.1% for control and additive silages, respectively. The storage periods affected (p < 0.01) effluent production, Dry Matter Losses (DML), NDF, ADF and pH variables. Fermentative losses were very low because of the adequate characteristics of maize for ensilage.(AU)

O presente ensaio experimental avaliou inoculação de aditivo composto por Lactobacillus plantarum, L. brevis e Enterococcus faecium em relação à silagem sem aditivo (Controle). As silagens foram confeccionadas em silos experimentais e armazenadas por 30, 60, 90 ou 120 dias antes da abertura dos silos. Foi avaliada a composição bromatológica da forragem antes e após a ensilagem, e as perdas fermentativas durante o processo. O aditivo avaliado reduziu (p <0,01) a produção de efluente (11,4 kg t⁻¹) em relação à silagem Controle (14,0 kg t⁻¹). A inoculação com aditivo elevou os teores de Fibra em Detergente Neutro (FDN) e Fibra em Detergente Ácido (FDA), de 45,6 e 24,5% para 47,0 e 25,1% para as silagens controle e com aditivo, respectivamente. Os tempos de armazenamento influenciaram (p < 0,01) a produção de efluente, a perda de matéria seca (PMS), os teores de FDN e FDA, e o pH das silagens. As silagens apresentaram bons parâmetros de qualidade e as perdas fermentativas observadas foram bastante reduzidas, dadas as adequadas características da cultura do milho para a ensilagem.(AU)