Determination of phylogenetic and metabolic diversity of microbial communities involved in the degradation of wastes from agro-processing industries

Το τεκμήριο παρέχεται από τον φορέα :

Αποθετήριο :
Εθνικό Αρχείο Διδακτορικών Διατριβών
δείτε την πρωτότυπη σελίδα τεκμηρίου
στον ιστότοπο του αποθετηρίου του φορέα για περισσότερες πληροφορίες και για να δείτε όλα τα ψηφιακά αρχεία του τεκμηρίου*
κοινοποιήστε το τεκμήριο

2021 (EL)

Προσδιορισμός της φυλογενετικής και μεταβολικής ποικιλομορφίας μικροβιακών κοινοτήτων που συμμετέχουν στην αποδόμηση αποβλήτων βιομηχανιών μεταποίησης αγροτικών προϊόντων
Determination of phylogenetic and metabolic diversity of microbial communities involved in the degradation of wastes from agro-processing industries

Zerva, Ioanna
Ζέρβα, Ιωάννα

The present thesis thoroughly investigated the phylogenetic and metabolic diversity of microbial communities involved in the degradation of agricultural waste, both raw or spontaneously fermented and biologically treated in immobilized cell bioreactors. The research focused on wastewater and residues, which originated from the main productive processing procedure of the agro-industrial sector, including juicing of oranges, the processing of pepper and the pickling of capers. The investigation of microbial communities was carried out via high-throughput amplicon sequencing techniques, as well as via the isolation of microbial strains of biotechnological interest, that could be potentially used in enzyme technology and in the food and beverage industry, but also in the biodegradation of agro-industrial wastewaters. The estimation of hydrolytic activity of both immobilized biomass and microbial isolates through the assessment of the activity of the major enzymes involved in the degradation of agro-industrial wastewater and residues, permitted the evaluation of the biodegradation process regarding complex biomolecules, which are abundant in this type of wastewater. Pepper processing wastewater was for the first time treated in a biological system, whereas efficient removal efficiencies were recorded under high saline conditions for prolonged experimental period, i.e., at salinity exceeding 10% w/v. In addition, an extensive assessment of metabolic activity and specifically of hydrolytic activity of indigenous microbial communities inhabiting orange juice processing wastewater was carried out. This thesis also focused on both bacterial and fungal communities, and their hydrolytic potential, to comprehensively assess the biological processes that take place during decomposition of major agro-industrial residues. In addition to the theoretical section and the detailed description of the methods and techniques applied, this Ph.D. thesis includes five chapters of results along with the appropriate discussion, while the final chapter focuses on the combined evaluation of the retrieved experimental data. Although caper processing wastewater is characterized by a particularly high concentration of salt and organic content, however, there is no relative research in the international literature regarding the treatment of such wastewater. An immobilized cell bioreactor was employed, which operated under high saline conditions (100 g/L NaCl). The hydrolytic potential of the immobilized biomass was assessed through determination of glucanase, xylanase, glucosidase, lipase and protease activities, which were negatively affected when salt concentration exceeded 20 g/L. Exo-1,4-β-glucanase and β-1,4-xylosidase activities, even at a salinity of 10% w/v, were higher than 265 ± 6.4 and 61.7 ± 2.7 U/g protein, respectively, whereas the high correlation between exo-xylanase and exo-glucanase activity (r=0.821, p<0.01) revealed their active participation in the degradation of cellulose and hemicellulose. By increasing the salinity, succession of non-halotolerant bacteria from slightly halotolerant strains of the genera Defluviimonas, Amaricoccus, Formosa and Muricauda, and then by moderately halophilic/extremely halotolerant strains of the genera Halomonas, Roseovarius and Idiomarina, occurred. At the same time, a significant decrease in the diversity indices was observed. Based on correlation matrix analysis, a distinct network was formed under hypersaline conditions, consisting of the halophilic genera Halomonas, Idiomarina, Saliterribacillus and Gracilibacillus. At the highest salinity and organic loading rate examined, extremely halotolerant/moderately halophilic bacteria were identified as the main degraders of the organic fraction of caper processing wastewater.In addition, the removal efficiency of an immobilized cell bioreactor treating pepper processing wastewater under organic loading rates of 0.31 ± 0.01 and 0.70 ± 0.01 g COD/L.d was determined, resulting in COD removal efficiency of approximately 90%. Yeasts of the genus Candida, phytopathogenic microorganisms affecting peppers and lactic acid bacteria of the genera Lactococcus, Weissella, Limosilactobacillus and Streptococcus dominated the raw wastewater. The activity of six hydrolytic enzymes was assessed in the immobilized biomass, with the activities of endo-1,4-β-glucanases and endo-1,4-β-xylanases being increased at the highest organic loading rate examined, indicating system's capacity for enhanced production of cellulolytic and xylanolytic enzymes. The activity of endo-1,4-β-xylanase under organic loading rate of 0,70 ± 0,01 g COD/L.d exceeded 5,600 U/g protein, whereas endo-1,4-β-glucanase activity reached 1,400 U/g protein. The increase in organic loading rate led to a decrease in the relative abundance of the genera Pirellula, Nakamurella, Nitrospira and Planctomyces, and a corresponding increase in the abundance of the genera Gemmata, Nitrosospira and Chitinophaga (p<0.01 or p<0.05), favoring mainly groups of microorganisms with cellulolytic activity. Moreover, an increase in the relative abundance of the genus Nitrosospira over that of the genus Nitrospira was recorded. Regarding fungal communities in the immobilized cell bioreactor treating pepper processing wastewater, members of the genus Rhizopus were the dominant taxa, followed by strains of the genera Paramicrosporidium and Candida. The Shannon and Simpson diversity indices increased with increasing OLR (p<0.05), indicating greater system stability under increased organic loading rate. The correlation network revealed the strong interaction between strains of the genera Pirellula, Plactomyces and Blastopirellula. In addition, high endo-1,4-β-xylanase activity, which exceeded 100 U/mg protein, was recorded for bacterial strains related to the genera Nocardia and Gordonia, which were isolated from the immobilized biomass of the biosystem treating pepper processing wastewater. Moreover, the bacterial strain GP5, isolated from the same bioreactor system, was phylogenetically distantly related to the species Oleiharenicola lentus (96.7%), thus representing a novel phylogenetic linkage within the family Opitutaceae. Moreover, orange juice processing wastewater was subjected to spontaneous fermentation in order to determine the succession of microbial communities and to isolate novel indigenous pectinolytic microbiota. Due to the addition of Ca(OH)2, the initial wastewater was characterized by an alkaline pH and low concentrations of lactic acid, ethanol and volatile fatty acids. Spontaneous fermentation of the wastewater resulted in significant reduction of the relative abundance of the genus Hanseniaspora and a significant increase in the relative abundance of the species Pichia fermentans, which accounted for 75.40 ± 2.34% of the total fungal reads, followed by members of the genus Saccharomyces (23.38 ± 2.18%). During fermentation, a significant decrease in the relative abundance of homofermentive aerococci and a respective increase in that of heterofermentive Leuconostoc and Lactobacillus was observed. In addition, enterococci were present throughout the fermentation process. Regarding ecological indices, an opposite trend was observed in the diversity of the bacterial population in relation to the structure of the fungal community. Estimation of β-diversity revealed the predominant role of Pichia strains during the fermentation process. Strains of P. fermentans dominated the fermented wastewater, which were the most active pectinolytic microorganisms, with polygalacturonase activity exceeding 20 U/mg protein. The hydrolysis of pectin, the fermentation of carbohydrates to produce ethanol, lactic acid and acetate, as well as the fermentation of citric acid, were the main factors influencing the structure of microbial communities in both non-fermented and fermented orange juice processing wastewater. The diversity and the xylanolytic potential of the microbial communities in orange juice processing waste was also investigated. Endo-1,4-β-xylanase activity was higher in the cell lysate, indicating that cell bound xylanases were responsible for the hydrolysis of hemicellulose. An enrichment approach permitted the isolation of xylanolytic bacterial strains, exhibiting xylanase activities up to 280 U/mg protein. The most effective xylanolytic strains were phylogenetically related to Pseudomonas psychrotolerans and Pseudomonas oryzihabitans (99,8% similarity). Analysis of the microbial communities revealed the predominance of lactic and acetic acid bacteria, as well as yeasts of the genera Hanseniaspora and Zygosaccharomyces. In particular, members of the genera Lactobacillus and Acetobacter accounted for 74.19% and 25.52% of the total relative abundance of bacteria, while regarding the fungal population, the genera Hanseniaspora and Zygosaccharomyces accounted for 59.66% and 97% of the total reads. This is the first report in the international literature on the isolation of autochthonous xylanolytic microorganisms from orange juice processing waste, which possessed the biotechnological potential in order to valorize such waste in applications regarding the production of high added-value products.Cellulolytic enzymes can be applied for fruit maceration during orange juice processing. A total of 24 microbial strains were isolated from orange juice processing waste, which were further examined in respect to their cellulolytic activity by determining their endo-1,4-β-glucanase, exo-1,4-β-glucanase and β-glucosidase activities. In particular, their activities were estimated to be equal to 4, 11 and 11 U/mg protein, respectively. All cellulolytic strains belonged to the genus Paenibacillus. Regarding the cellulolytic activity of the mixed population in orange juice processing waste, endo-1,4-β-glucanase activity of 4.00 ± 0.11 U/g was recorded, while exo-1,4-β-glucanase and β-glucosidase activities were equal to 2.60 ± 0.19 U/g and 5.69 ± 0.23 U/g, respectively. Based on the results of this Ph.D. thesis, it is concluded that agro-industrial wastewater and residues can serve as a valuable source for the isolation of novel microorganisms with various applications in environmental technology and in the food and beverage industry. Moreover, in this thesis, effective technologies, focusing on the biological decomposition of the main constituents of the major agro-industrial wastewater generated both in our country and worldwide, were developed.
Η πραγματοποίηση της παρούσας διδακτορικής διατριβής βασίστηκε στη διεξοδική διερεύνηση της φυλογενετικής και μεταβολικής ποικιλομορφίας των μικροβιακών κοινοτήτων που συμμετέχουν στην αποδόμηση αποβλήτων μεταποίησης αγροτικών προϊόντων, τόσο σε ανεπεξέργαστα απόβλητα ή σε απόβλητα που έχουν υποστεί αυθόρμητη ζύμωση, όσο και κατά τη βιολογική επεξεργασία αυτών σε βιοαντιδραστήρες ακινητοποιημένης βιομάζας. Η διερεύνηση αυτή εστιάστηκε σε υγρά απόβλητα και υπολείμματα των κυριότερων διεργασιών μεταποίησης του αγροτοβιομηχανικού τομέα, ήτοι απόβλητα χυμοποίησης πορτοκαλιών, τη μεταποίηση πιπεριάς και απόβλητα που προκύπτουν από την παρασκευή τουρσιού (κάπαρης). Η διερεύνηση των μικροβιακών κοινοτήτων διεξήχθη μέσω σύγχρονων τεχνικών μαζικής αλληλούχισης, αλλά και μέσω απομόνωσης νέων στελεχών μικροοργανισμών βιοτεχνολογικού ενδιαφέροντος, για την αξιοποίηση αυτών τόσο στην ενζυμική τεχνολογία και στην βιομηχανία τροφίμων και ποτών, όσο και στην αποδόμηση αγροτοβιομηχανικών αποβλήτων. Η εκτίμηση της υδρολυτικής ενεργότητας τόσο της μικτής βιομάζας, όσο και των απομονωμένων στελεχών μικροοργανισμών, μέσω προσδιορισμού της ενεργότητας των κυριότερων ενζύμων που εμπλέκονται στην αποδόμηση αγροτοβιομηχανικών υγρών αποβλήτων και υπολειμμάτων, επέτρεψε την αξιολόγηση της διαδικασίας βιοδιάσπασης των σύνθετων βιομορίων που περιλαμβάνονται στα απόβλητα της κατηγορίας αυτής. Για πρώτη φορά, τέθηκαν προς επεξεργασία σε βιολογικό σύστημα υγρά απόβλητα από τη μεταποίηση πιπεριάς, επετεύχθη δε αποτελεσματική αποδόμηση πραγματικού υγρού αποβλήτου που παρήχθη από τη μεταποίηση κάπαρης υπό υπερύαλες συνθήκες, δηλαδή υπό αλατότητα που υπερέβαινε το 10% w/v, και εκτενή πειραματική περίοδο. Επιπλέον, για πρώτη φορά πραγματοποιήθηκε ευρείας κλίμακας προσδιορισμός της υδρολυτικής ενεργότητας, και δη της μεταβολικής δραστηριότητας, αυτόχθονων μικροβιακών κοινοτήτων που εμβιούν σε απόβλητα που προκύπτουν από τη χυμοποίηση πορτοκαλιών. Η διδακτορική αυτή διατριβή εστίασε τόσο στις κοινότητες βακτηρίων, όσο και στις κοινότητες μυκήτων, και στο υδρολυτικό δυναμικό αυτών, για να αξιολογήσει σφαιρικά τις βιολογικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα κατά την αποδόμηση των κυριότερων αγροτοβιομηχανικών υπολειμμάτων. Η διδακτορική αυτή διατριβή, εκτός του θεωρητικού μέρους και της αναλυτικής περιγραφής των μεθόδων και τεχνικών που χρησιμοποιήθηκαν, περιλαμβάνει πέντε κεφάλαια αποτελεσμάτων με τη συζήτηση αυτών, ενώ το τελευταίο κεφάλαιο εστιάζει στη συνδυαστική αξιολόγηση και ανάδειξη των ευρημάτων αυτής. Αν και τα υγρά απόβλητα, τα οποία προέρχονται από την επεξεργασία της κάπαρης χαρακτηρίζονται από ιδιαίτερα υψηλή συγκέντρωση άλατος και οργανικών ενώσεων, εντούτοις, δεν υπάρχει στη διεθνή βιβλιογραφία έρευνα σχετικά με την επεξεργασία τους. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιήθηκε αντιδραστήρας ακινητοποιημένης βιομάζας, ο οποίος λειτούργησε υπό υπερύαλες συνθήκες (100 g/L NaCl). Το υδρολυτικό δυναμικό της ακινητοποιημένης βιομάζας αξιολογήθηκε με τον προσδιορισμό της ενεργότητας των ενζύμων γλυκανάση, ξυλανάση, γλυκοσιδάση, λιπάση και πρωτεάση, οι οποίες επηρεάστηκαν αρνητικά σε συγκέντρωσεις άλατος μεγαλύτερες των 20 g/L. Οι ενεργότητες των ενζύμων εξω-1,4-β-γλυκανάση και β-1,4-ξυλοσιδάση, ακόμη και υπό αλατότητα 10% w/v, ήταν υψηλότερες από 265 ± 6,4 και 61,7 ± 2,7 U/g πρωτεΐνης, αντίστοιχα, η δε υψηλή συσχέτιση των ενεργοτήτων εξω-ξυλανασών και έξω-γλυκανασών (r=0,821, p<0,01) ανέδειξε την ενεργή συμμετοχή τους στην αποδόμηση της κυτταρίνης και της ημικυτταρίνης. Με την αύξηση της αλατότητας, παρατηρήθηκε διαδοχή μη αλοανθεκτικών βακτηρίων από ελαφρώς αλοανθεκτικά στελέχη των γενών Defluviimonas, Amaricoccus, Formosa και Muricauda, και εν συνεχεία από τα μετρίως/εξαιρετικά αλόφιλα γένη Halomonas, Roseovarius και Idiomarina. Στο ίδιο χρονικό διάστημα, παρατηρήθηκε αισθητή μείωση στους προσδιοριζόμενους δείκτες ποικιλότητας. Βάσει συσχετίσεων της αφθονίας των γενών που ανιχνεύτηκαν, σχηματίστηκε ένα διακριτό δίκτυο υπό υπερύαλες συνθήκες, αποτελούμενο από τα αλόφιλα γένη Halomonas, Idiomarina, Saliterribacillus και Gracilibacillus. Στην υψηλότερη αλατότητα και οργανική φόρτιση που εξετάστηκε, εξαιρετικά αλοανθεκτικά/αλόφιλα βακτήρια αποτέλεσαν τους κύριους αποδομητές του οργανικού κλάσματος του υγρού αποβλήτου μεταποίησης κάπαρης. Επιπλέον, διερευνήθηκε η απόδοση βιοαντιδραστήρα ακινητοποιημένης βιομάζας, ο οποίος επεξεργάστηκε υγρό απόβλητο μεταποίησης πιπεριάς, υπό οργανική φόρτιση 0,31 ± 0,01 και 0,70 ± 0,01 g COD/L.d, επιτυγχάνοντας υψηλές απομακρύνσεις COD που προσέγγιζαν το 90%. Ζύμες του γένους Candida, φυτοπαθογόνοι μικροοργανισμοί της πιπεριάς και γαλακτικά βακτήρια των γενών Lactococcus, Weissella, Limosilactobacillus και Streptococcus κυριάρχησαν στο ανεπεξέργαστο υγρό απόβλητο. Στην ακινητοποιημένη βιομάζα του βιοαντιδραστήρα προσδιορίστηκε η ενεργότητα έξι υδρολυτικών ενζύμων, με τη δραστηριότητα της ενδο-1,4-β-γλυκανάσης και της ενδο-1,4-β-ξυλανάσης να αυξάνει στη μεγαλύτερη οργανική φόρτιση, υποδεικνύοντας την ικανότητα του συστήματος για αυξημένη παραγωγή κυτταρινολυτικών και ξυλανολυτικών ενζύμων. Η ενεργότητα της ενδο-1,4-β-ξυλανάσης υπό οργανική φόρτιση 0,70 ± 0,01 g COD/L.d υπερέβαινε τα 5.600 U/g πρωτεΐνης, η δε ενεργότητα της ενδο-1,4-β-γλυκανάσης προσέγγισε τα 1.400 U/g πρωτεΐνης. Η αύξηση της οργανικής φόρτισης οδήγησε σε μείωση της σχετικής αφθονίας των γενών Pirellula, Nakamurella, Nitrospira και Planctomyces, και σε αντίστοιχη αύξηση της αφθονίας των γενών Gemmata, Nitrosospira και Chitinophaga (p<0,01 ή p<0,05), ευνοώντας κυρίως ομάδες μικροοργανισμών με κυτταρινολυτική δράση. Καταγράφηκε επίσης αύξηση της σχετικής αφθονίας του γένους Nitrosospira έναντι αυτής του γένους Nitrospira. Στην περίπτωση των κοινοτήτων μυκήτων, επικράτησαν στελέχη του γένους Rhizopus, ακολουθούμενα από στελέχη των γενών Paramicrosporidium και Candida. Οι δείκτες ποικιλότητας Shannon και Simpson αυξήθηκαν με την αύξηση του ρυθμού οργανικής φόρτισης (p<0,05), υποδεικνύοντας τη μεγαλύτερη σταθερότητα του συστήματος υπό αυξημένη οργανική φόρτιση. Η εύρεση του δικτύου συσχέτισης ανέδειξε την ισχυρή αλληλεπίδραση μεταξύ στελεχών των γενών Pirellula, Plactomyces και Blastopirellula. Επιπλέον, προσδιορίστηκε υψηλή δραστηριότητα ενδο-1,4-β-ξυλανάσης, πλέον των 100 U/mg πρωτεΐνης, από στελέχη των γενών Nocardia και Gordonia που απομονώθηκαν από τον βιοαντιδραστήρα ακινητοποιημένης βιομάζας. Επίσης, το στέλεχος βακτηρίου GP5, το οποίο απομονώθηκε από την ακινητοποιημένη βιομάζα του ίδιου συστήματος, παρουσίασε μικρή φυλογενετική συσχέτιση με το είδος Oleiharenicola lentus (96,7%), γεγονός που υποδεικνύει ότι αποτελεί καινούργιο είδος εντός της οικογένειας Opitutaceae.Επίσης, εξετάστηκε υγρό απόβλητο χυμοποίησης πορτοκαλιών, το οποίο υπέστη αυθόρμητη ζύμωση με σκοπό τον προσδιορισμό της διαδοχής των μικροβιακών κοινοτήτων και την απομόνωση νέων αυτόχθονων πηκτινολυτικών μικροβιακών στελεχών. Λόγω προσθήκης Ca(OH)2, το αρχικό υγρό απόβλητο είχε αλκαλικό pH και χαμηλές συγκεντρώσεις γαλακτικού οξέος, αιθανόλης και πτητικών λιπαρών οξέων. Η αυθόρμητη ζύμωση του υγρού αποβλήτου χυμοποίησης πορτοκαλιών προκάλεσε δραστική μείωση της σχετικής αφθονίας του γένους Hanseniaspora και σημαντική ενίσχυση του είδους Ρichia fermentans, η οποία ανήλθε στο υψηλό ποσοστό 75,40 ± 2,34%, ακολουθούμενο από μέλη του γένους Saccharomyces, με σχετική αφθονία 23,38 ± 2,18%. Κατά τη διάρκεια της ζύμωσης, παρατηρήθηκε, επίσης σημαντική μείωση στη σχετική αφθονία των ομοζυμωτικών αερόκοκκων, καθώς και ενίσχυση της σχετικής αφθονίας ετεροζυμωτικών στελεχών των γενών Leuconostoc και Lactobacillus, ενώ σημαντική παρουσία εντερόκοκκων καταγράφηκε καθ΄ όλη τη διάρκεια της ζύμωσης. Αναφορικά με τους οικολογικούς δείκτες, σημειώθηκε αντίθετη τάση στην ποικιλότητα του πληθυσμού των βακτηρίων σε σχέση με τη δομή της κοινότητας των μυκήτων. Η εξέταση της β-ποικιλότητας αποκάλυψε τον κυρίαρχο ρόλο των στελεχών του γένους Pichia κατά τη διαδικασία της ζύμωσης. Στελέχη του είδους P. fermentans που ήταν κυρίαρχα στο ζυμωμένο υγρό απόβλητο χυμοποίησης, αναδείχθηκαν ως οι πλέον ικανοί πηκτινολυτικοί μικροοργανισμοί, με την ενεργότητα ορισμένων στελεχών αυτού να υπερβαίνει τα 20 U/mg πρωτεΐνης. Η υδρόλυση της πηκτίνης, η ζύμωση των υδατανθράκων προς παραγωγή αιθανόλης, γαλακτικού οξέος και οξικού, καθώς και η ζύμωση του κιτρικού οξέος, αποτέλεσαν τους κύριους παράγοντες, οι οποίοι επηρέασαν τη δομή της μικροβιακής κοινότητας των υγρών αποβλήτων χυμοποίησης πορτοκαλιών. Διερευνήθηκε, ακόμη, η ποικιλότητα και το ξυλανολυτικό δυναμικό του μικροβιακού πληθυσμού αποβλήτων χυμοποίησης πορτοκαλιών. Η ενεργότητα της ενδο-1,4-β-ξυλανάσης ήταν υψηλότερη στο προϊόν κυτταρικής λύσης, γεγονός που υποδεικνύει ότι συνδεδεμένες περιφερειακά των κυττάρων ξυλανάσες ήταν υπεύθυνες για την υδρόλυση των ημικυτταρινούχων συστατικών. Μέσω εμπλουτισμού κατέστη εφικτή η απομόνωση ξυλανολυτικών στελεχών βακτηρίων που παρουσίαζαν ενεργότητες που προσέγγιζαν ακόμη και τα 280 U/mg πρωτεΐνης, με τα πλέον αποτελεσματικά ξυλανολυτικά στελέχη βακτηρίων να σχετίζονται φυλογενετικά με τα είδη Pseudomonas psychrotolerans και P. oryzihabitans (φυλογενετική ομοιότητα μεγαλύτερη από 99,8%). Ανάλυση του μικροβιακού πληθυσμού ανέδειξε την επικράτηση γαλακτικών και οξικών βακτηρίων, καθώς και ζυμών των γενών Hanseniaspora και Zygosaccharomyces. Ειδικότερα, στελέχη των γενών Lactobacillus και Acetobacter αντιπροσώπευαν το 74,19% και το 25,52% της συνολικής αφθονίας των βακτηρίων, αντίστοιχα, ενώ στην περίπτωση του πληθυσμού των μυκήτων, τα γένη Hanseniaspora και Zygosaccharomyces αντιστοιχούσαν στο 59,66% και το 21,97% των συνολικών αλληλουχιών που αναλύθηκαν. Στη διεθνή βιβλιογραφία αυτή αποτελεί την πρώτη αναφορά αυτόχθονων ξυλανολυτικών μικροοργανισμών απομονωμένων από απόβλητα χυμοποίησης πορτοκαλιών, παρουσιάζοντας το βιοτεχνολογικό δυναμικό που επιτρέπει την αξιοποίηση υπολειμμάτων πορτοκαλιών για παραγωγή προϊόντων προστιθέμενης αξίας.Κυτταρινολυτικά ένζυμα χρησιμοποιούνται κατά την αποφλοίωση των φρούτων στη βιομηχανία επεξεργασίας και παραγωγής χυμών πορτοκαλιού. Συνολικά, απομονώθηκαν 24 μικροβιακά στελέχη από υπολείμματα χυμοποίησης πορτοκαλιών, τα οποία εξετάστηκαν ως προς την κυτταρινολυτική τους δραστηριότητα, μέσω προσδιορισμού των ενεργοτήτων των ενζύμων ενδο-1,4-β-γλυκανάση, εξω-1,4-β-γλυκανάση και β-γλυκοσιδάση. Ειδικότερα, οι ενεργότητες αυτών προσέγγισαν ακόμη και τα 4, 11 και 11 U/mg πρωτεΐνης, αντίστοιχα. Όλα τα κυτταρινολυτικά στελέχη που ανιχνεύτηκαν ανήκαν στο γένος Paenibacillus. Ως προς την κυτταρινολυτική δραστηριότητα του υπολείμματος χυμοποίησης πορτοκαλιών, προσδιορίστηκε στο εκχύλισμα αυτού ενεργότητα ενδο-1,4-β-γλυκανάσης ίση με 4,00 ± 0,11 U/g, καταγράφηκαν δε ενεργότητες εξω-1,4-β-γλυκανάσης και β-γλυκοσιδάσης, ίσες με 2,60 ± 0,19 U/g και 5,69 ± 0,23 U/g, αντίστοιχα. Συμπερασματικά, όπως προκύπτει από τα παραπάνω πρωτότυπα αποτελέσματα, τα αγροτοβιομηχανικά υγρά απόβλητα και υπολείμματα αποτελούν πηγή καινούργιων μικροοργανισμών με ποικίλες εφαρμογές στην περιβαλλοντική τεχνολογία και στη βιομηχανία τροφίμων και ποτών. Τέλος, στη διδακτορική αυτή διατριβή αναπτύχθηκαν αποτελεσματικές τεχνολογίες που στόχευσαν στη βιολογική αποδόμηση των κυριότερων αγροτοβιομηχανικών αποβλήτων, που παράγονται τόσο στη χώρα μας όσο και παγκοσμίως.

PhD Thesis

Waste Management and Disposal
Περιβαλλοντική Μηχανική
Μικροβιακή οικολογία
Environmental Biotechnology
Microbial communities
Biomass valorization
Environmental biotechnology
Επιστήμες Μηχανικού και Τεχνολογία
Agroindustrial wastes
Αγροτοβιομηχανικά υπολείμματα
Agroindustrial residues
Περιβαλλοντική μικροβιολογία και βιοτεχνολογία
Αγροτοβιομηχανικά απόβλητα
Περιβαλλοντική Βιοτεχνολογία
Περιβαλλοντική βιοτεχνολογία
Microbial ecology
Αξιοποίηση βιομάζας
Διαχείριση και Διάθεση αποβλήτων
Engineering and Technology
Environmental microbiology and biotechnology
Environmental Engineering
Συστήματα ακινητοποιημένης βιομάζας
Μικροβιακές κοινότητες
Immobilized cell bioreactor

Ελληνική γλώσσα


Democritus University of Thrace (DUTH)
Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης (ΔΠΘ)

*Η εύρυθμη και αδιάλειπτη λειτουργία των διαδικτυακών διευθύνσεων των συλλογών (ψηφιακό αρχείο, καρτέλα τεκμηρίου στο αποθετήριο) είναι αποκλειστική ευθύνη των αντίστοιχων Φορέων περιεχομένου.