Scientia Agropecuaria

Control of Listeria monocytogenes in milk by using phage cocktail

Abstract Biocontrol applications such as using phages against the contamination of Listeria monocytogenes are promising trends in terms of reducing the use of chemical additives in food industry. The aim of this study was to determine the effectiveness of Listex P100 phage (phage P100) on different Listeria monocytogenes strains (PL2, PL3, PL9 and PL10) in pasteurized milk and broth. Survival data of L. monocytogenes were successfully described by Weibull model. Time parameter of the Weibull model was used to evaluate the phage-resistances of L. monocytogenes strains. The reduction of L. monocytogenes was greater in broth than in milk regardless of the temperature level and it was significantly higher at 30 °C than at 4 °C in both media. The reductions of L. monocytogenes strains by the phage treatment were between 2.7 to 3.4 log10 units at 30 °C and 1.4 to 2.1 log10 units at 4 °C after 4 days of incubation in broth whereas 1.9 to 2.9 log10 units and 1.0 to1.6 log10 units were observed after 4 days of incubation in milk at 30 °C and 4 °C, respectively. It was found that L. monocytogenes PL2 is the most phage-resistant strain in broth at 30 °C and at 4 °C, and in milk at 30 °C, while L. monocytogenes PL9 is the most phage-resistant L. monocytogenes strain in milk at 4 °C. This study demonstrated P100 phage could be used to control L. monocytogenes counts in milk.

Reduction of negative externalities due to the use of waste in product development: circular economy in the Chilean olive industry

Resumen La economía circular, como factor de desarrollo sustentable constituye una práctica innovadora de asignación de recursos, que considera la producción de bienes y la reutilización de sus residuos. La sociedad valora a la economía circular, puesto que ella contribuye a la reducción de las externalidades negativas, que surgen de la operación de determinadas industrias, generadoras de residuos, dañinos para el medio ambiente. En este trabajo, se plantea la evaluación de la magnitud de la externalidad negativa que representa la acumulación del residuo denominado “alperujo” en el sector olivícola de Chile, identificando y validando nuevos negocios desarrollados a partir de su reutilización. Para este cometido, se constituyó un portafolio de opciones viables de valorización del alperujo, a partir de un análisis contextual, la aplicación del ajuste Producto-Mercado y la participación de un focus group, lo cual permitió estimar la reducción desde la externalidad negativa, por efecto del empleo del alperujo. Esta externalidad de la industria proviene de la generación de 120.000 t/año del residuo, estimándose su valor en USD 10,48 millones. El alperujo en forma de pasta o extracto puede incorporarse en la producción de snacks, bebidas antioxidantes y yogurt. La suma de los VAN de los tres negocios alcanza a USD 11,63 millones, lo cual permite compensar con margen favorable la externalidad negativa estimada, utilizando un 1,8% del alperujo generado anualmente en Chile. Este estudio contribuye a la validación del modelo de negocio circular en un sector relevante de la economía exportadora chilena.

Abstract The circular economy, as a factor of sustainable development, is an innovative practice of resource allocation that considers the production of goods and the reuse of their waste. Society values the circular economy, since it contributes to the reduction of negative externalities arising from the operation of certain industries that generate waste that is harmful to the environment. In this work, the magnitude of the negative externality represented by the accumulation of the waste called "alperujo" in the olive sector in Chile is evaluated, identifying, and validating new businesses developed from its reuse. For this purpose, a portfolio of viable options for the valorization of alperujo was constituted, based on a contextual analysis, the application of Product-Market Fit and the participation of a focus group, which allowed estimating the reduction of the negative externality, because of the use of alperujo. This industry externality comes from the generation of 120,000 t/year of waste, with an estimated value of USD 10.48 million. The alperujo, in the form of paste or extract, can be incorporated in the production of snacks, antioxidant drinks and yogurt. The sum of the NPV of the three businesses reaches USD 11.63 million, which allows compensating the estimated negative externality with a favorable margin, using 1.8% of the alperujo generated annually in Chile. This study contributes to the validation of the circular business model in a relevant sector of the Chilean export economy.

Food as a transmitter of viruses: A review

Resumen Los virus han estado presentes a lo largo de la historia humana, provocando enfermedades por infecciones e intoxicaciones alimentarias; estos han causado frecuentes problemas de salud pública en todo el mundo. Estas enfermedades suelen ser de carácter leves, moderadas o graves para la salud. La higiene personal de los manipuladores de alimentos y de los procesos de elaboración deben ser controlados periódicamente. Los protocolos y las medidas de seguridad en la detección de virus deben ser revisada continuamente a medida que los virus cambien su forma de infección. El objetivo de esta revisión fue discutir las posibles rutas de transmisión de virus a humanos a través de los alimentos. Se han revisado temas importantes como: definición de virus alimentarios, presencia y tipos de virus en alimentos, virus entéricos, virus zoonótico, el agua como un medio de transmisión, riesgos de infección, otros alimentos no convencionales como potenciales transmisores de virus e inocuidad de alimentos, además en desafíos actuales y futuros, se deben buscar trabajos de investigación sobre virus más resistentes a los tratamientos térmicos en alimentos. También trabajos futuros en tiempo de sobrevivencia de virus activos en las superficies de los alimentos. Además, estudios que determinen los mecanismos de mutación de virus en relación con las condiciones del manejo y procesamientos de alimentos.

Abstract Viruses have been present throughout human history, causing diseases due to infections and food poisoning; they have caused frequent public health problems worldwide. These illnesses are usually mild, moderate, or severe in nature. The personal hygiene of food handlers and processing processes should be checked periodically. Virus detection protocols and safety measures should be continually reviewed as viruses change their mode of infection. The objective of this review was to discuss the possible routes of virus transmission to humans through food. Important topics have been reviewed such as: definition of food viruses, presence, and types of viruses in food, enteric viruses, zoonotic viruses, water as a means of transmission, risks of infection, other non-conventional foods as potential transmitters of viruses and food safety, in addition to current and future challenges, research work on viruses more resistant to heat treatments in food should be sought. Also, future work on survival time of active viruses on food surfaces. In addition, studies that determine the mechanisms of virus mutation in relation to the conditions of food handling and processing.

Advances in understanding of the interaction between Ceratocystis cacaofunesta and Xyleborus ferrugineus (Coleoptera: Curculionidae: Scolytinae) on cocoa trees

Resumen El cacao (Theobroma cacao L.) es uno de los principales cultivos de países latinoamericanos y africanos, siendo comercializadas sus almendras para la elaboración de chocolate. Sin embargo, diferentes factores bióticos pueden afectar negativamente la producción del cultivo, especialmente en pequeñas fincas donde el manejo por parte de los agricultores es exigua o nula. El Mal del machete (Ceratocystis cacaofunesta Engelbrecht & Harrington) junto a coleópteros barrenadores (Coleoptera: Curculionidae: Scolytinae), siguen siendo los principales problemas que aquejan el cacao. Se ha podido observar que ambos organismos interactúan intrínsecamente dentro de los troncos de árboles de cacao. A pesar de la importancia de esta interacción, por lo general, el número de artículos de investigación como de revisión realizados hasta la presente fecha, se han enfocado principalmente en estudiar cada factor biótico por separado, o han sido abordados de forma general. Así, en esta revisión objetivamos principalmente la interacción entre el Mal del machete y los coleópteros barrenadores, especialmente cómo y cuál es el insecto que transmite la enfermedad en plantas de cacao. Adicionalmente, se ha hecho una caracterización exhaustiva de Xyleborus ferrugineus como posible vector de C. cacaofunesta en árboles de cacao. A partir de esta revisión, nosotros podemos decir que aún falta identificar y diferenciar completamente las especies de Ceratocystis, comprender más a profundidad la ecología del escolítido X. ferrugineus, estudiar la interacción entre C. cacaofunesta y vectores a partir de la respuesta del huésped, y generar estudios en el campo de la ecología química del hongo-vector-árbol.

Abstract Cocoa (Theobroma cacao L.) is one of the main crops in Latin American and African countries, its almonds being marketed to produce chocolate. However, different biotic factors can negatively affect the crop production, especially on small farms where management by farmers is scarce or nonexistent. Lethal wilt (Ceratocystis cacaofunesta Engelbrecht & Harrington) together with beetle borers (Coleoptera: Curculionidae: Scolytinae), continue to be the main problems affecting cocoa. It has been observed that both organisms interact intrinsically inside the trunks of cacao trees. Despite the importance of this interaction, in general, the countless research and review articles carried out to date have focused mainly on studying each biotic factor separately or have been addressed in a general way. Thus, in this review we mainly focus on the interaction between the Lethal wilt and the borer beetles, especially how and which is the insect that transmits the disease in cocoa plants. Additionally, an exhaustive characterization of Xyleborus ferrugineus as a possible vector of C. cacaofunesta in cacao trees has been made. From this review, we can say that Ceratocystis species still need to be fully identified and differentiated, a deeper understanding of the ecology of the scolithid X. ferrugineus, to study the interaction between C. cacaofunesta and vectors from the host response and generate new studies, and the chemical ecology of the fungus-vector-tree still needs to be understood.

Climatic suitability for Coffea arabica L. front to climate events extreme: Tree cover importance

Resumen Se prevén impactos negativos del cambio climático en la producción de Coffea arabica L. uno de los agroproductos tropicales más comercializados en el mundo. Sin embargo, la mayoría de los estudios trabajan con modelos de circulación global, siendo poco útiles en la toma de decisiones a escala de manejo de una finca. Ante ello, el objetivo de este estudio fue identificar la aptitud para el cultivo de C. arabica ante el cambio climático y cómo la cobertura arbórea mitiga los impactos del cambio climático en una parcela agroforestal. Se calcularon los índices de extremos climáticos (1961 a 2016 para Coatepec; 1985 a 2016 para Briones) y se realizó un análisis de tendencias (Mann-Kendall). Se monitoreó la temperatura en el interior de una parcela, y en un sitio abierto, durante dos años (2017-2019). Esto se relacionó con los requerimientos climáticos de C. arabica. Se identificaron tendencias de incremento (p<0,05) de las temperaturas mínima y mínima extrema anual en las dos estaciones cercanas a la parcela (0,24 y 0,69 °C·década-1 en Coatepec y 0,46 y 0,79 °C·década-1 en Briones). La temperatura máxima no presentó incrementos significativos, reduciendo la amplitud térmica. Tanto la precipitación anual y estacional muestran tendencias de incremento en intensidad. Todas estas condiciones siguen siendo aptas para el cultivo de C. arabica. A escala de parcela, se demuestra la importancia de la cobertura arbórea, que en este sistema agroforestal permite reducir la temperatura máxima 1,9 °C en comparación con un sitio abierto. Asimismo, la cobertura arbórea ha permitido mitigar eventos extremos.

Abstract Negative impacts of climate change are expected in the production of Coffea arabica L. one of the most commercialized tropical agroproducts in the world. However, most studies work with global circulation models, being of little use in making decisions on the scale of farm management. Given this, the objective of this study was to identify the suitability for the cultivation of C. arabica in the face of climate change and how tree cover mitigates the impacts of climate change in an agroforestry plot. The indices of climatic extremes were calculated (1961 to 2016 for Coatepec; 1985 to 2016 for Briones) and a trend analysis was carried out (Mann-Kendall). The temperature inside a plot, and on an open site, was monitored for two years (2017-2019). This was related to the climatic requirements of C. Arabica. Trends of increase (p < 0.05) of the minimum and minimum extreme annual temperatures were identified in the two stations near the plot (0.24 and 0.69 °C·decade-1 in Coatepec and 0.46 and 0.79 °C·decade-1 in Briones). The maximum temperature did not present significant increases, reducing the thermal amplitude. Both annual and seasonal precipitation shows trends of increase in intensity. All these conditions are still suitable for the cultivation of C. arabica. At the plot scale, the importance of tree cover is demonstrated, which in this agroforestry system allows to reduce the maximum temperature by 1.9 °C compared to an open site. Tree cover has also made it possible to mitigate extreme events.

Auxins and Cytokinins elicit a differentiated response in the formation of shoots and roots in Cattleya maxima Lindl and Phalaenopsis amabilis (L) Blume

Abstract Orchids have a long period of production and need to be under the right conditions. Therefore, in vitro propagation is an alternative to reduce production time. This study aimed to determine the optimal in vitro propagation conditions in two species of orchids, Cattleya maxima Lindl. and Phalaenopsis amabilis (L.) Blume. For this goal, two experiments were carried out: multiplication and rooting, for both species. In the multiplication experiment, the treatments were differentiated according to the complement of MS (Murashige and Skoog medium), banana flour, kinetin or 6-Benzylaminopurine (BAP). Meanwhile, in the rooting experiment, the complements were banana flour, Indol-3-butiric acid (IBA), Naphthaleneacetic acid (NAA) or 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D). According to the results, banana flour (50 g.L-1) increased the plantlet height in C. maxima (multiplication) and P. amabilis (rooting). Kinetin (0.003 g.L-1) and BAP (0.005 g.L-1) increased the number of shoots and leaves in C. maxima, in multiplication experiment. In rooting experiment, NAA (0.003 g.L-1) increased significantly the number of leaves in C. maxima. The root formation was notably stimulated by banana flour in both species. Likewise, 2,4-D (0.003 g.L-1) can cause phytotoxic effects and inhibit root formation. In conclusion, C. maxima was more robust than P. amabilis since in all studied variables the former presented the highest values. Furthermore, C. maxima responds adequately to application of kinetin and BAP to increase the aerial part of the plant, however, they inhibit the root formation. In contrast, kinetin and BAP do not limit root growth in P. amabilis.

Methanolic extract of Crotalaria longirostrata: Identification of secondary metabolites and insecticidal effect

Resumen Las complicaciones ocasionadas por la generación de resistencia en el psílido Bactericera cockerelli por los plaguicidas químicos, plantean la necesidad del uso alternativo de productos que reduzcan la resistencia y garanticen un mejor control. La especie Crotalaria longirostrataes una fuente de metabolitos secundarios, que presentan posible actividad contra insectos plaga. El objetivo de la investigación fue identificar los compuestos del extracto metanólico crudo de hojas de C. longirostrata, así como evaluar su actividad biológica sobre ninfas de B. cockerelli. Se identificaron 25 compuestos por análisis de Cromatografía de Gases acoplada a Espectrometría de Masas (GC-MS); de los cuales, el de mayor abundancia fue el 1β,2β-epoxy-1α-metoximetil-8α-pirrolizidina; un alcaloide del grupo de las iminoazúcares, reportándose por primera vez en C. longirostrata, del cual se prepararon concentraciones desde 2 a 30 mg/mL del extracto metanólico para evaluar sobre ninfas de B. cockerelli. Observándose que a las 48 h se presentó una mortalidad de 73,2%-100% en los tratamientos de 8, 12, 16, 20 y 30 mg/mL. La concentración letal media (CL50) fue de 4,78 mg/mL y CL95 14,52 mg/mL. Los resultados obtenidos con el extracto metanólico de hojas de C. longirostrata para el control del insecto B. cockerelli sugieren que puede ser empleado como un insecticida de origen botánico alternativo al manejo del insecto.

Abstract The complications caused by the generation of resistance in the psyllid Bactericera cockerelli by chemical pesticides, raise the need for the alternative use of products that reduce resistance and ensure better control. The species Crotalaria longirostrata is a source of secondary metabolites, which show possible activity against insect pests. The objective of the research was to identify the compounds of the crude methanolic extract of C. longirostrata leaves, as well as to evaluate their biological activity on B. cockerelli nymphs. Twenty-five compounds were identified by Gas Chromatography coupled to Mass Spectrometry (GC-MS) analysis; the most abundant was 1β,2β-epoxy-1α-methoxymethyl-8α-pyrrolizidine; an alkaloid of the iminosugar group, reported for the first time in C. longirostrata, of which concentrations from 2 to 30 mg/mL of the methanolic extract had to be prepared to evaluate on B. cockerelli nymphs. It showed that at 48 h, there was a mortality of 73.2%-100% in the treatments of 8, 12, 16, 20, and 30 mg/mL. The mean lethal concentration (LC50) was 4.78 mg/mL and LC95 14,52 mg/mL. The results obtained with the methanolic extract of C. longirostrata leaves for controlling the insect B. cockerelli suggest that it can potentially be used as an alternative insecticide of botanical origin to manage the insect.

Artificial intelligence in aquaculture: basis, applications, and future perspectives

Resumen Los avances en las tecnologías de manejo de datos se están adecuando a resolver dificultades e impactos que la acuicultura manifiesta, algunos aspectos que a través de los años no se han podido manejar plenamente, ahora son más factibles de resolver, como la optimización de las variables que intervienen en el crecimiento e incremento de biomasa, la predicción de parámetros de calidad de agua para manejar y tomar decisiones durante el cultivo, la evaluación del medio ambiente acuícola y el impacto que genera la acuicultura, el diagnóstico de enfermedades de los peces para determinar tratamientos más puntuales, el manejo, gestión y cierre de granjas acuícolas. El objetivo del presente artículo fue revisar dentro de los últimos 20 años las diversas técnicas, metodologías, modelos, algoritmos, softwares y dispositivos que se utilizan dentro de los sistemas de inteligencia artificial, aprendizaje automático y aprendizaje profundo, para resolver de una manera más sencilla, rápida y precisa las dificultades e impactos que la acuicultura evidencia. Además, se explican los fundamentos de la inteligencia artificial, aprendizaje automático y aprendizaje profundo, así también las recomendaciones de estudio futuro sobre áreas de interés en acuicultura, como la reducción de los costos de producción mediante la optimización de la alimentación en función de las buenas prácticas de acuicultura y parámetros de calidad de agua, la identificación del sexo en peces que no presentan dimorfismo sexual, la determinación de atributos de calidad como el grado de pigmentación en salmones y truchas.

Abstract Advances in data management technologies are being adapted to resolve difficulties and impacts that aquaculture manifests, some aspects that over the years have not been fully managed, are now more feasible to solve, such as the optimization of variables that intervene in the growth and increase of biomass, the prediction of water quality parameters to manage and make decisions during farming fish, the evaluation of the aquaculture environment and the impact generated by aquaculture, the diagnosis of diseases in aquaculture fish to determine more specific treatments, handling, management and closure of aquaculture farms. The objective of this article was to review within the last 20 years the various techniques, methodologies, models, algorithms, software, and devices that are used within artificial intelligence, machine learning and deep learning systems, to solve in a simpler way, quickly and precisely the difficulties and impacts that aquaculture manifests. In addition, the fundamentals of artificial intelligence, automatic learning and deep learning are explained, as well as the recommendations for future study on areas of interest in aquaculture, such as the reduction of production costs through the optimization of feeding based on good aquaculture practices and parameters of water quality, the identification of sex in fish that do not present sexual dimorphism, the determination of quality attributes such as the degree of pigmentation in salmon and trout.

Ecological interactions of nematophagous fungi and their potential use in tropical crops

Resumen Los hongos nematófagos son capaces de alimentarse de nematodos en condiciones de escasez de nutrientes. Viven en el suelo y su estudio es importante dado el posible uso en el biocontrol de nematodos fitoparásitos. Estos hongos pueden ser cultivados en laboratorio usando diferentes medios y sustratos, convirtiéndose en potenciales agentes para uso de la agricultura en entornos tropicales. El objetivo fue revisar los avances científicos recientes en las interacciones ecológicas de los hongos nematófagos y sus presas, con énfasis en la utilización como controlador biológico. Dada la importancia de sus interacciones en el suelo, diversidad, abundancia, dispersión y colonización de diferentes tipos de hábitats, estos microorganismos fúngicos pueden ser especialistas o generalistas en la depredación de poblaciones de nematodos en sus diversos estadios (huevo, juvenil o adultos). También se describe brevemente los diferentes avances científicos y aplicaciones que han tenido los hongos depredadores en algunos cultivos tropicales de países de Latinoamérica. Después de estas exploraciones, es posible concluir que la aplicación integrada de microorganismos en el suelo podría mejorar la producción de algunos cultivares reduciendo eficientemente las poblaciones de nematodos. Además, podría mejorar la estructura de las interacciones tróficas del suelo, con tratamientos ambientalmente benignos que disminuyan la utilización de pesticidas químicos.

Abstract Nematophagous fungi can feed on nematodes under nutrient-poor conditions. They live in the soil and their study is important because of their possible use in the biocontrol of phytoparasitic nematodes. These fungi can be cultivated in the laboratory using different media and substrates, making them potential agents for agricultural use in tropical environments. The objective was to review recent scientific advances in the ecological interactions of nematophagous fungi and their prey, with emphasis on their use as biological controllers. Given the importance of their interactions in the soil, diversity, abundance, dispersal, and colonization of different types of habitats, these fungal microorganisms can be specialists or generalists in the predation of nematode populations in their various stages (egg, juvenile or adult). The different scientific advances and applications of predatory fungi in some tropical crops in Latin American countries are also briefly described. After these explorations, it is possible to conclude that the integrated application of microorganisms in the soil could improve the production of some cultivars by efficiently reducing nematode populations. In addition, it could improve the structure of soil trophic interactions, with environmentally benign treatments that reduce the use of chemical pesticides.