Interest in the aliphatic carbon compound 1,3-propanediol (1,3-PDO) has risen over the past 15 years. In part, this interest is due to the ability of 1,3-PDO to generate a variety of industrially relevant products such as the biodegradable polymer, polytrimethylene terephtalate. Our research group previously reported the identification of a novel Lactobacillus panis PM1 isolate capable of converting glycerol to 1,3-PDO. In this body of work, the effects of various process parameters and the ability of the novel L. panis isolate to produce 1,3-PDO in static and fed-batch cultures were examined. Data collected indicated that the concentrations of glycerol, and glucose, and pH, play a vital role in the optimized production of 1,3-PDO. Optimal conditions for the production of 1,3-PDO were determined to include: i) carbon-limited culture, defined as below 50 mM glucose and ii) growth at 37°C without agitation in the presence of glycerol (150 – 250 mM) at an elevated pH of 9 – 10. Factors such as inoculum size and temperature (OD600 in the range of 0.5 – 2 and a temperature range from 15° - 37°C) in a two-step fermentation showed insignificant variance in the production of 1,3-PDO. Initial fed-batch trials reflected the importance of pH on culture viability. A pH of 8 was determined to be necessary within culture parameters for the fed-batch production of 1,3-PDO. Further, the molar concentrations of 1,3-PDO produced were found to vary only slightly between fed batch culture and a static culture. The variance of 1,3-PDO production between the static and fed-batch trials was found to be 9.1 ± 4.9 mM for an average culture producing 85.3 ± 12.0 mM of 1,3-PDO. However, the mol concentrations of 1,3-PDO produced were found to be significantly higher with 22.3 ± 1.6 versus 5.3 ± 0.7 mmol 1,3-PDO produced for the fed batch versus the static cultures, respectively. The duration of 1,3-PDO production was found to be extended in the fed-batch model of production with increased levels of 1,3-PDO being produced over 120 hours. The cloning and characterization of the recombinant 1,3-PDO NAD+-dependent oxidoreductase also were explored to gain further insight into the native production of 1,3-PDO. Initial kinetic studies determined a Km value of 1.28 ± 0.57 mM for NAD+ versus 23.8 ± 1.1 mM for 1,3-PDO. The Km values demonstrated that the availability of NAD+/NADH may be a determining factor in 1,3-PDO concentration. These findings support the literature and the conclusion that the bottleneck in 1,3-PDO production lies in maintaining an available pool of NAD+/NADH while mitigating negative effects associated with the accumulation of toxic byproducts.

Jusqu'au milieu du XIXème siècle, les menus grains se distinguent des gros grains, donnés comme les seules cultures économiquement, alimentairement et symboliquement intéressantes. Pourtant, l'étude de sources aussi variées que les traités de botanique, les manuels d'agriculture, les statistiques napoléoniennes, la correspondance entre intendants et subdélégués, les enquêtes agricoles, les mercuriales ou les publications juridiques indique l'importance économique, géographique, démographique et sociale de plantes aussi variées que le millet, le panis, le sarrasin, le maïs et le sorgho. En effet, tous ces grains, difficiles à identifier au XVIème siècle mais dont les dénominations se précisent avec le système linnéen, appartiennent à un système rural cohérent. Semés au printemps, ils s'insèrent dans les rotations culturales. Ce sont de ce fait des graines supplétives aux gros grains d'hiver (froment, méteil). On ne les consomme pas sous forme de pain, mais sous forme de bouillie. Ce rôle de « grains de disette » est cependant exceptionnel. Les menus grains sont d'abord consommés par les animaux, notamment les porcs et les volailles. Ils sont aussi transformés en objets artisanaux, comme les balais ou les matelas fabriqués avec le sorgho ou le maïs. La demande urbaine en foies gras, chapons et jambons justifie le maintien durable en Bresse ou en Aquitaine de la culture des menus grains, dont on vante les qualités pour engraisser les animaux. Enfin, le dépouillage des sources sur trois siècles montre que la culture et la valorisation des menus grains sont un parfait exemple du strict partage des tâches entre hommes et femmes. Les semis, le désherbage, l'élevage et la vente sur les marchés sont des activités féminines. Alors que les menus grains sont l'objet de critiques répétées de la part du monde savant (agronomes, médecins), la culture des menus grains résiste et survit à travers le maintien de spécialités culinaires régionales (gaudes, galettes, milias....).

Desde 1988, año en que se descubrieron las fumonisinas, toxinas de origen füngicoproducidas básicamente por especies del género Fusarium, numerosos estudiostoxicológicos han puesto de manifiesto su implicación en la problemática para la saludanimal que se deriva del consumo de piensos y otros productos agrícolas contaminados porFusarium sección Liseola por parte del ganado. Asimismo, se ha llegado a asociar de algunamanera el consumo directo de maíz contaminado, con el desencadenamiento de cánceresofágico en humanos, sin embargo la relación causa-efecto no ha sido demostrada.Si bien la contaminación masiva de materias primas por fumonisinas por lo general se asociaa países subdesarrollados del continente africano, asiático y Sudamérica, estudios deincidencia llevados a cabo en otros muchos países han demostrado que en mayor o menorcantidad, las fumonisinas se hallan presentes en la mayoría de muestras de maíz paraalimentación animal ensayadas. Este hecho ha dado lugar a la proliferación de estudios detodo tipo, dentro de los cuales se enmarca esta tesis, encaminados a dilucidar en quémomento y bajo qué condiciones se producen estas micotoxinas.Los objetivos de la presente tesis han sido en primer lugar, determinar el impacto que, la aw,la temperatura y los conservantes químicos, como factores abióticos, ejercen sobre lagerminación, crecimiento y producción de FB] por F. monili/orme y F. proliferatum enmaíz. En segundo lugar se ha determinado el efecto de las interacciones rungicas, es decir,cómo influyen cepas füngicas propias del maíz sobre el desarrollo y producción de FB] porlas cepas de Fusarium, y su relación con el resto de factores abióticos. Posteriormente, a lavista de estos resultados, se ha pasado a evaluar el potencial que la manipulación de losfactores abióticos puede tener como sistema de control del grano almacenado. Por último, sehan ensayado la cuantificación de la producción de enzimas hidrolíticos por Fusariumsección Liseola, como método alternativo de detección de su presencia en grano, así como ladeterminación del valor calórico del grano contaminado por estas mismas cepas, comométodo alternativo de cuantificación de la pérdida de calidad del grano.Se ha demostrado que a pesar de que las cepas de Fusarium son capaces de crecer endiferentes substratos, la producción masiva de fumonisinas únicamente se da en el maíz. Seha visto que sobre este cereal la germinación de estas cepas es posible entre 5 y 37°C y a awà 0,88, el intervalo se estrecha ligeramente para el crecimiento (7-37°C, arw ä 0,90), y porúltimo, y lo que es más importante, la producción de FBt solo es posible entre 10 y 37°C y aaw > 0,93, con las consecuencias que este dato reporta desde el punto de vista del control enmaíz y productos derivados. Se ha demostrado que los conservantes a base de propionatosexistentes en el mercado son útiles para el control del crecimiento de Fusaríum spp. in situ,pero para el control de la producción de FBi sólo es eficaz a concentraciones > 0,07%.La presencia de otras cepas füngicas en cultivos mixtos, en general, inhibió el desarrollo deFusarium, siendo A. flaws y A. niger las especies que causaron mayor impacto. Su efecto,sin embargo, dependió de los factores abióticos involucrados. En general, las especies deFusarium compitieron con éxito a aw altas, y mejor a temperaturas cercanas a los 15°C. Sinembargo, se observó que a a^ altas, la producción de FBi podía verse potenciada pordeterminadas especies, principalmente A. niger.Finalmente, además de la determinación de fumonisinas en materias primas, se ha visto quela monitorización de la actividad enzimàtica en el grano, y de la pérdida de valor calórico delmismo pueden ser buenos índices de la infección del grano por Fusarium. +En conclusión, de la presente tesis se deriva que, en condiciones normales, el control de lacontaminación por fumonisinas del grano en post-cosecha puede llevarse a cabo con éxitopor el simple control de la ÜTW; en esta etapa la flora acompañante puede incluso actuar comofactor adicional de control. Sin embargo, cabe resaltar que a partir de estos mismosresultados se puede deducir que la presencia de fumonisinas en maíz puede ser ya muy altaen el campo, y que años lluviosos puedan provocar niveles altos de las mismas antes delsecado.

Os fungos de decomposição branca e parda produzem enzimas para degradar os componentes da madeira, os primeiros produzem enzimas hidrolíticas e oxidativas enquanto os outros produzem principalmente enzimas hidrolíticas. A degradação de polissacarídeos e lignina por fungos de decomposição parda e branca seletiva, respectivamente, não ocorre na região imediata à hifa, e, também, não pode ser explicada unicamente por ação enzimática devido a impermeabilidade das mesmas na parede celular. Neste trabalho estudou-se o sistema degradativo não enzimático envolvendo compostos de baixa massa molar (CBMM) redutores de ferro em fungos degradadores de madeira. O fungo de decomposição parda, Wolfiporia cocos e o de decomposição branca seletiva, Perenniporia medulla-panis foram cultivados em diferentes concentrações de ferro, e a atividade redutora de Fe3+ micelial e a extracelular, assim como a produção de quelantes específicos de ferro, como derivados de ácido hidroxâmico e de catecol, foram induzidas em condição de deficiência de ferro. Os géis de SDS-PAGE dos extratos fúngicos mostraram várias proteínas negativamente reguladas por ferro em P. medulla-panis e W. cocos, principalmente para proteínas entre 10 - 30 kDa. Quando os fungos foram cultivados em diferentes fontes de carbono simples com e sem suplementação de celulose microcristalina e deficiência de ferro, produziram CBMM redutores de Fe3+, os quais tiveram a produção estimulada nos meios com celulose. Análises de eletroforese capilar dos compostos quelantes de metal extraídos dos meios que proporcionaram a maior atividade redutora (Lornitina/ celulose para P. medulla-panis e glicose/celulose para W. cocos) na presença e ausência de ferro, confirmaram que, principalmente P. medulla-panis produz compostos extracelulares que são regulados por ferro. Os CBMM purificados das frações < 5 kDa apresentaram atividade redutora de Fe3+ em pH 2,0 mesmo quando ácido oxálico foi adicionado na concentração 20 vezes maior que a concentração de Fe3+. Em pH 4,5, a atividade redutora foi detectada até uma concentração de ácido oxálico 10 vezes superior a de Fe3+. Em ambos os casos a atividade redutora foi observada quando Fe3+ estava presente na forma livre ou complexada como Fe(oxalato)+. Dentre os vários CBMM produzidos por P. medulla-panis e W. cocos aqueles com atividade redutora foram o ácido 4-hidroxi-fenilacético, 1,2-dihidroxi-3-metil-benzeno, 1,2,3-trihidroxi-benzeno e o ácido 4- hidroxi-cinâmico para W. cocos, e para P. medulla-panis os principais foram 1,2-dihidroxibenzeno e 1,2,3-trihidroxi-benzeno. Além desses compostos, ambos os fungos produziram peptídeos de baixa massa molar com atividade redutora. Os CBMM redutores de Fe3+ de P. medulla-panis (Pmp) e de W. cocos (Wc) foram utilizados na ausência e presença de Fe3+ e H2O2 (reação de Fenton mediada) para oxidar polissacarídeos e lignina in vitro. Verificou-se que os maiores níveis de oxidação foram obtidos nas reações de Fenton mediadas (Wc-Fe3+/H2O2 e Pmp-Fe3+/H2O2). A degradação da celulose por estes sistemas foi caracterizada por uma rápida e extensiva despolimerização, seguida de significativa oxidação. Análises dos monômeros de lignina liberados de conífera tratada e não tratada após 13C-TMAH termoquimólise indicaram oxidação da lignina pelos sistemas Wc-Fe3+/H2O2 e Pmp- Fe3+/H2O2, principalmente por desmetoxilação e/ou desmetilação. A ação sinérgica entre os CBMM redutores de Fe3+ e as enzimas ligninolíticas ficou evidenciada para os fungos de decomposição branca Lentinula edodes, P. medulla-panis e Trametes versicolor através da oxidação do corante Azure B. / Brown and white rot fungi produce enzymes to degrade wood. The former produce hydrolytic and oxidative enzymes while the latter produce mainly hydrolytic enzymes. The degradation of polysaccharides and lignin by brown and white-rot fungi, respectively, do not occur next to the fungal hyphae and cannot be explained only by the enzymatic action due to the small pore size of sound wood. In this work, it was studied a non-enzymatic degradative system involving low molecular weight compounds (LMWC) with Fe3+-reducing activity in wood decay fungi. The brown rot fungus Wolfiporia cocos and the selective white rot Perenniporia medulla-panis were grown under varying concentration of iron. The micelial and extracellular Fe3+-reducing activity as well as the production of specific iron chelators (catechol and hydroxamate derivatives) were induced under iron starvation. SDS-PAGE gels of cellular proteins showed several proteins negatively iron-regulated in P. medulla-panis and in W. cocos, especially for proteins of 10 - 30 kDa. When the fungi were grown with different simple carbon source with and without microcrystalline cellulose supplementation and under iron restriction, they produced LMWC with Fe3+-reducing activity, which production was stimulated in the presence of cellulose. Capillary electrophoresis analyses of metal chelating compounds extracted from the growth media that promoted the highest Fe3+-reducing activity (L-ornithine/cellulose for P. medulla-panis and glucose/cellulose for W. cocos) in the presence and absence of iron, confirmed that, especially P. medulla-panis produces extracellular compounds that are iron-regulated. LMWC purified from these media showed Fe3+-reducing activity at pH 2.0 even when oxalic acid was added up to 20 fold the iron concentration. At pH 4.5, the Fe3+-reducing activity was detected at an oxalic acid concentration up to 10 fold the iron concentration. In both cases the LMWC were capable of reducing Fe3+ only when it was in its free form or complexed with oxalate to form Fe3+-monooxalate complex (Fe(C2O4)+). Among the several LMWC produced by P. medulla-panis and W. cocos those with Fe3+-reducing capability were 4-hydroxy-phenylacetic acid, 1,2- dihydroxy-methyl-benzene, 1,2,3-trihydroxy-benzene and 4-hydroxy-cinnamic acid to W. cocos and 1,2-dihydroxy-benzene, and 1,2,3-tri-hydroxy-benzene to P. medulla-panis. Both fungi also produce low molecular weight peptides with Fe3+-reducing capability. The purified LMWC with Fe3+-reducing activity from P. medulla-panis (Pmp) and from W. cocos (Wc) were utilized in the presence and absence of Fe3+ and H2O2 (mediated Fenton reaction) to oxidize polysaccharides and lignin in vitro. The highest oxidation levels were obtained with mediated Fenton reactions (Wc-Fe3+/H2O2 e Pmp-Fe3+/H2O2). Cellulose degradation by these systems was characterized by a rapid and extensive depolymerization followed by significant oxidation. Analyses of the lignin monomers released from treated and untreated softwood after 13C-TMAH thermochemolysis indicated lignin oxidation by the Wc-Fe3+/H2O2 and Pmp-Fe3+/H2O2 systems, mainly by demethoxylation and/or demethylation. The synergistic action between LMWC with Fe3+-reducing activity and the ligninolytic enzymes was evidenced to the white rot fungi Lentinula edodes, P. medulla-panis and Trametes versicolor with Azure B oxidation assays.

Os fungos de decomposição branca e parda produzem enzimas para degradar os componentes da madeira, os primeiros produzem enzimas hidrolíticas e oxidativas enquanto os outros produzem principalmente enzimas hidrolíticas. A degradação de polissacarídeos e lignina por fungos de decomposição parda e branca seletiva, respectivamente, não ocorre na região imediata à hifa, e, também, não pode ser explicada unicamente por ação enzimática devido a impermeabilidade das mesmas na parede celular. Neste trabalho estudou-se o sistema degradativo não enzimático envolvendo compostos de baixa massa molar (CBMM) redutores de ferro em fungos degradadores de madeira. O fungo de decomposição parda, Wolfiporia cocos e o de decomposição branca seletiva, Perenniporia medulla-panis foram cultivados em diferentes concentrações de ferro, e a atividade redutora de Fe3+ micelial e a extracelular, assim como a produção de quelantes específicos de ferro, como derivados de ácido hidroxâmico e de catecol, foram induzidas em condição de deficiência de ferro. Os géis de SDS-PAGE dos extratos fúngicos mostraram várias proteínas negativamente reguladas por ferro em P. medulla-panis e W. cocos, principalmente para proteínas entre 10 - 30 kDa. Quando os fungos foram cultivados em diferentes fontes de carbono simples com e sem suplementação de celulose microcristalina e deficiência de ferro, produziram CBMM redutores de Fe3+, os quais tiveram a produção estimulada nos meios com celulose. Análises de eletroforese capilar dos compostos quelantes de metal extraídos dos meios que proporcionaram a maior atividade redutora (Lornitina/ celulose para P. medulla-panis e glicose/celulose para W. cocos) na presença e ausência de ferro, confirmaram que, principalmente P. medulla-panis produz compostos extracelulares que são regulados por ferro. Os CBMM purificados das frações < 5 kDa apresentaram atividade redutora de Fe3+ em pH 2,0 mesmo quando ácido oxálico foi adicionado na concentração 20 vezes maior que a concentração de Fe3+. Em pH 4,5, a atividade redutora foi detectada até uma concentração de ácido oxálico 10 vezes superior a de Fe3+. Em ambos os casos a atividade redutora foi observada quando Fe3+ estava presente na forma livre ou complexada como Fe(oxalato)+. Dentre os vários CBMM produzidos por P. medulla-panis e W. cocos aqueles com atividade redutora foram o ácido 4-hidroxi-fenilacético, 1,2-dihidroxi-3-metil-benzeno, 1,2,3-trihidroxi-benzeno e o ácido 4- hidroxi-cinâmico para W. cocos, e para P. medulla-panis os principais foram 1,2-dihidroxibenzeno e 1,2,3-trihidroxi-benzeno. Além desses compostos, ambos os fungos produziram peptídeos de baixa massa molar com atividade redutora. Os CBMM redutores de Fe3+ de P. medulla-panis (Pmp) e de W. cocos (Wc) foram utilizados na ausência e presença de Fe3+ e H2O2 (reação de Fenton mediada) para oxidar polissacarídeos e lignina in vitro. Verificou-se que os maiores níveis de oxidação foram obtidos nas reações de Fenton mediadas (Wc-Fe3+/H2O2 e Pmp-Fe3+/H2O2). A degradação da celulose por estes sistemas foi caracterizada por uma rápida e extensiva despolimerização, seguida de significativa oxidação. Análises dos monômeros de lignina liberados de conífera tratada e não tratada após 13C-TMAH termoquimólise indicaram oxidação da lignina pelos sistemas Wc-Fe3+/H2O2 e Pmp- Fe3+/H2O2, principalmente por desmetoxilação e/ou desmetilação. A ação sinérgica entre os CBMM redutores de Fe3+ e as enzimas ligninolíticas ficou evidenciada para os fungos de decomposição branca Lentinula edodes, P. medulla-panis e Trametes versicolor através da oxidação do corante Azure B. / Brown and white rot fungi produce enzymes to degrade wood. The former produce hydrolytic and oxidative enzymes while the latter produce mainly hydrolytic enzymes. The degradation of polysaccharides and lignin by brown and white-rot fungi, respectively, do not occur next to the fungal hyphae and cannot be explained only by the enzymatic action due to the small pore size of sound wood. In this work, it was studied a non-enzymatic degradative system involving low molecular weight compounds (LMWC) with Fe3+-reducing activity in wood decay fungi. The brown rot fungus Wolfiporia cocos and the selective white rot Perenniporia medulla-panis were grown under varying concentration of iron. The micelial and extracellular Fe3+-reducing activity as well as the production of specific iron chelators (catechol and hydroxamate derivatives) were induced under iron starvation. SDS-PAGE gels of cellular proteins showed several proteins negatively iron-regulated in P. medulla-panis and in W. cocos, especially for proteins of 10 - 30 kDa. When the fungi were grown with different simple carbon source with and without microcrystalline cellulose supplementation and under iron restriction, they produced LMWC with Fe3+-reducing activity, which production was stimulated in the presence of cellulose. Capillary electrophoresis analyses of metal chelating compounds extracted from the growth media that promoted the highest Fe3+-reducing activity (L-ornithine/cellulose for P. medulla-panis and glucose/cellulose for W. cocos) in the presence and absence of iron, confirmed that, especially P. medulla-panis produces extracellular compounds that are iron-regulated. LMWC purified from these media showed Fe3+-reducing activity at pH 2.0 even when oxalic acid was added up to 20 fold the iron concentration. At pH 4.5, the Fe3+-reducing activity was detected at an oxalic acid concentration up to 10 fold the iron concentration. In both cases the LMWC were capable of reducing Fe3+ only when it was in its free form or complexed with oxalate to form Fe3+-monooxalate complex (Fe(C2O4)+). Among the several LMWC produced by P. medulla-panis and W. cocos those with Fe3+-reducing capability were 4-hydroxy-phenylacetic acid, 1,2- dihydroxy-methyl-benzene, 1,2,3-trihydroxy-benzene and 4-hydroxy-cinnamic acid to W. cocos and 1,2-dihydroxy-benzene, and 1,2,3-tri-hydroxy-benzene to P. medulla-panis. Both fungi also produce low molecular weight peptides with Fe3+-reducing capability. The purified LMWC with Fe3+-reducing activity from P. medulla-panis (Pmp) and from W. cocos (Wc) were utilized in the presence and absence of Fe3+ and H2O2 (mediated Fenton reaction) to oxidize polysaccharides and lignin in vitro. The highest oxidation levels were obtained with mediated Fenton reactions (Wc-Fe3+/H2O2 e Pmp-Fe3+/H2O2). Cellulose degradation by these systems was characterized by a rapid and extensive depolymerization followed by significant oxidation. Analyses of the lignin monomers released from treated and untreated softwood after 13C-TMAH thermochemolysis indicated lignin oxidation by the Wc-Fe3+/H2O2 and Pmp-Fe3+/H2O2 systems, mainly by demethoxylation and/or demethylation. The synergistic action between LMWC with Fe3+-reducing activity and the ligninolytic enzymes was evidenced to the white rot fungi Lentinula edodes, P. medulla-panis and Trametes versicolor with Azure B oxidation assays.

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