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martes, 26 de mayo de 2015

Optimization of wastewater feeding for single-cell protein production in an anaerobic wastewater treatment process utilizing purple non-sulfur bacteria in mixed culture condition

This study's objective is to analyze what times of feeding and withdrawal of residual waters on the treatment tank are optimal for their treatment by means of purple non-sulfur bacteria.
Wastewater treatment plant

This is a photosynthetic tank treatment, which is a kind of high-yield oxidation tank treatment. This treatment was selected due to the use by purple non-sulfur bacteria of VFAs (volatile fatty acids) as substrate, which reduces the generation of odorous gases and greenhouse effect gases that tend to be found specially on the 1st tank in the conventional chain.
This process also presents other advantages, such as the use of the cellular mass of purple non-sulfur bacteria as manure, fish feeding or agricultural substrate.
The purple non-sulfur bacteria can grow together with acidogenic bacteria in microaerobic or anaerobic conditions. And if they are maintained as the dominant this is preferable on constant illumination conditions, as it eliminates the need for a pretreatment (reducing the generation of greenhouse and odorous gases).
The acidogenic bacteria are necessary because they generate the first reactive needed by the purple non-sulfur bacteria. Allowing their quimiotrophic growth by acidogenesis on the dark phase if the illumination isn't constant. Though this generates methane synthesis.
Rps. Palustris
The feeding and withdrawal of fecal waters in the tank can be an important factor in the state of bacterial communities and the process' yield. As it regulates the flux of nutrients in the media.
The bacteria used for this experiment was Rhodopseudomonas palustris. As it doesn't use glucose for carbon source, facilitating the identification of the changes in the media generated by the other microorganisms.
To check under which conditions a higher yield is obtained 3 different pathways were followed: Feeding at the beginning of the luminous phase and withdrawing at the end of the dark phase. Feeding at the beginning of the dark phase and withdrawing at the end of the luminous one. And feeding at the beginning of the luminous phase but withdrawing at the end of it.

A glucose medium was used as simulated wastewater along with a vitamin solution and the metallic probe.
The tests realized for measuring the yield were DOC and TOC (dissolved organic carbon and total organic carbon) which are a good indication of the reactions made by the different bacteria.
A microalgal growth was observed to be a factor in the diminution of purple non-sulfur bacteria, which makes it's inhibition necessary for the stable use of said bacteria. For that the use of infrared rays or filters for the reduction of ultraviolet-visible radiation are suggested.

It's not essential to realize an acidogenic pretreatment independently, due to Rps. palustris' capacity to grow on a metabolite mixed culture environment through the use of acidogenic bacteria. The production of monocellular proteins was as it's higher when the residual waters were fed at the begining of the luminous phase, without any difference on when they are withdrawn. Wich makes this feeding the optimal.

Authors: Cristian M. Segura Rodríguez, Marta Juan Ordás, Javier Palomares Laguna, Jose Antonio Torres Llopis y Alejandro Quiles Campoy


Bibliografía:
Ryo Hondaa, Kensuke Fukushi, Kazuo Yamamoto
Optimization of wastewater feeding for single-cell protein production in an anaerobic wastewater treatment process utilizing purple non-sulfur bacteria in mixed culture condition
Integrated Research System for Sustainability Science (IR3S), The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-8654, Japan
Environmental Science Center, The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-0033, Japan

Optimización de la alimentación de aguas residuales a la producción de proteínas gracias a organismos unicelulares en proceso de tratamiento de aguas residuales usando bacterias purpura no del azufre en un cultivo mixto

En este estudio se analiza que tiempos de alimentación y retirada de aguas residuales en los tanques de tratamiento son los óptimos para el tratamiento mediante el uso de bacterias púrpura no del azufre.
Planta de tratamiento de aguas residuales

Se trata de un proceso de tratamiento en tanque fotosintético, el cual es un proceso de oxidación en tanque de alto rendimiento. Este proceso se seleccionó debido al uso por parte de las bacterias púrpura no del azufre de VFAs (gases grasos volátiles) como sustrato, que reduce la generación de gases olorosos y de efecto invernadero que suele encontrarse, sobre todo, en el primer tanque de los procedimientos de oxidación en tanque convencionales.
Incidentemente este proceso presenta otras ventajas, entre las cuales se resaltan que se ha identificado la masa celular de las bacterias púrpura no del azufre como óptima para su uso como estiércol, alimentación de peces o sustrato agrícola.
Las bacterias púrpura no del azufre pueden crecer junto a las bacterias acidogénicas en condiciones microaerobias o anaerobias. Y si se mantienen como dominantes esto es lo preferible en condiciones de constante iluminación, ya que un medio mixto de este tipo elimina la necesidad de un pretratamiento acidogénico (reduciendo la generación de gases de efecto invernadero y olorosos).
Las bacterias acidogénicas son necesarias porque generan el primer reactivo aprovechable por las bacterias púrpura no del azufre, permitiendo también su crecimiento quimiótrofo por acidogénesis en la fase oscura si la iluminación no es constante. Aunque esto genera la sintesis de metano.
Rps. Palustris
La alimentación y retirada de aguas residuales del tanque puede ser un factor importante en el estado de las comunidades bacterianas y el rendimiento del proceso. Ya que es lo que regula la entrada y salida de nutrientes en el medio.
La bacteria utilizada para el experimento fue Rhodopseudomonas palustris. Porque no utiliza glucosa como fuente de carbono. Facilitando así la identificación de los cambios en el medio generados por el resto de microorganismos.
Para comprobar en qué condiciones se obtiene un mayor rendimiento se llevaron a cabo 3 recorridos: Alimentando al comienzo de la fase luminosa y retirando al final de la fase oscura, alimentando al principio de la fase oscura y retirando al final de la luminosa, alimentando al principio de la fase luminosa y retirando al final de la misma.
Un medio de glucosa se usó como agua residual simulada con una solución Vitamínica y La solución de sonda metálica.
Condiciones de laboratorio
Las pruebas que se realizaron para medir el rendimiento son DOC y TOC (carbono orgánico total y carbono orgánico disuelto) las cuales son un buen indicador de las reacciones químicas llevadas a cabo por las distintas bacterias.

Se observó que el crecimiento microalgar  fue un factor en la disminución de bacterias purpura no del azufre, lo que hace inhibirlo sea necesario para usar esta bacteria de forma estable. Para lo cual se sugiere el uso de rayos infrarrojos o filtros para la radiación ultravioleta-visible.
No es esencial realizar un pretratamiento acidogénico independiente, porque Rps. palustris puede crecer en condiciones de cultivo mixto de metabolitos mediante la utilización de bacterias acidogénicas. La producción de proteínas monocelulares fue mayor cuando las aguas residuales fueron alimentadas al comienzo de la fase luminosa, sin importar cuando se hiciese la retirada. Por lo tanto, la alimentación de la mañana fue la óptima.


Autores: Cristian M. Segura Rodríguez, Marta Juan Ordás, Javier Palomares Laguna, Jose Antonio Torres Llopis y Alejandro Quiles Campoy

Bibliografía:
Ryo Hondaa, Kensuke Fukushi, Kazuo Yamamoto
Optimization of wastewater feeding for single-cell protein production in an anaerobic wastewater treatment process utilizing purple non-sulfur bacteria in mixed culture condition
Integrated Research System for Sustainability Science (IR3S), The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-8654, Japan
Environmental Science Center, The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-0033, Japan