|
|
Metabolická adaptace vybraných kmenů mikrořas na různých zdrojích dusíku
Kodajek, Matěj ; Šimanský, Samuel (oponent) ; Szotkowski, Martin (vedoucí práce)
Mikrořasy a sinice jsou fotosyntetické organismy, které se společně s dalšími mikroorganismy (kvasinky, bakterie) využívají průmyslu, protože produkují řadu zajímavých organických látek. Tato práce se zabývá metabolickou adaptací mikrořas Scenedesmus obliquus, Scenedesmus acutus, Scenedesmus dimorphus, Chlamydomonas reinhardtii, Coccomyxa sp. a sinic Synechococcus nidulans, Arthrospira maxima, Limnospira maxima, Anabaena torulosa, které byly kultivovány na různých zdrojích dusíku. Tyto kmeny jsou popsány v teoretické části včetně metabolitů, které produkují a jejich využitím. V experimentální části jsou popsány všechny chemikálie, pomůcky, přístroje a postupy použité pro kultivaci a analýzu mikroorganismů. Cílem této práce bylo porovnat a zjistit, který zdroj dusíku v médiu BBM nebo SPIRULINA je pro daný kmen nejvhodnější z hlediska produkce celkové biomasy a podílu jednotlivých metabolitů. Jako zdroj dusíku byl použit dusičnan sodný, síran amonný, glycin, močovina a syrovátkový protein. Obsah a složení lipidů v biomase byl stanoven plynovou chromatografií. Obsah ubichinonu, karotenoidů a chlorofylů byl stanoven kapalinovou chromatografií.
|
|
|
Aplikace fyzikálních a chemických stresových faktorů v různých fázích růstu na autotrofní mikrorganismy
Sniegoňová, Pavlína ; Byrtusová, Dana (oponent) ; Szotkowski, Martin (vedoucí práce)
V současné době stále roste poptávka po metabolitech produkovaných mikrořasami a sinicemi, pro jejich pozitivní účinky na lidský organismus a zdraví. Mezi tyto metabolity se řadí především karotenoidní barviva, jejichž antioxidační vlastnosti jsou pro spotřebitele velmi atraktivní. Tyto látky se používají především v doplňcích stravy, ale uplatňují se i ve farmaceutickém průmyslu. Mezi tyto látky patří například -karoten, ale také chlorofyly, které se významně podílejí na procesu fotosyntézy. Další významné metabolity jsou lipidy, které jsou součástí buněčných struktur, a slouží k celé řadě dalších funkcí. Teoretická část se zaměřuje na popis řas a sinic jejich kultivaci. Dále vlivu stresových faktorů na produkci biomasy a metabolitů. Metabolity jsou pak charakterizovány z hlediska vlastností a biochemických drah vedoucím k jejich produkci. Následně jsou zmíněny vyhodnocovací techniky použity k charakterizaci nakultivované biomasy. Ve výsledkové části jsou pak srovnány produkční vlastnosti v závislosti na vybraných stresových faktorech.
|
|
|
Produkce vybraných metabolitů pomocí kvasinek a řas kultivovaných ve stresových podmínkách
Mariničová, Veronika ; Kočí, Radka (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Předložená práce se věnovala především srovnání produkce vybraných metabolitů pomocí karotenogenních kvasinek a mikrořas kultivovaných v podmínkách externího stresu. Mezi hlavní sledované metabolity patřily karotenoidy, dále další lipofilní látky a lipidy. Biotechnologická nadprodukce těchto metabolitů by mohla sloužit jako zdroj potenciálně prospěšných látek nejen pro farmaceutický, kosmetický a potravinářský průmysl, ale rovněž pro produkci biopaliv třetí generace. V poslední době se zvyšuje zájem o biopaliva především z mikrořas, které mají vysoký potenciál v produkci biopaliv, které se zdají být nadějným zdrojem. Teoretická část se zabývá popisem jednotlivých rodů karotenogenních kvasinek, mikrořas, sinic, chemickým složením produkovaných metabolitů a stručnou biosyntézou. Dále byly popsány jednotlivé metody, které sloužily pro analýzu produkce sledovaných metabolitů. Experimentální část je zaměřena na srovnání produkce karotenoidů, koenzymu Q, ergosterolů (fytosterolů) a lipidů pomocí kvasinek, mikrořas a sinic. Jako zdroj externího stresu byl zvolen teplotní, solný a světelný stres. Z kvasinkových kmenů byly prostudovány kmeny Rhodotorula glutinis, Rhodotorula mucilaginosa, Sporidiobolus pararoseus a Cystofilobasidium macerans. V případě mikrořas a sinic se jednalo o kmen Scenedesmus obliqus, Scenedesmus dimorphus, Chlorella sorokiniana, Chlorella saccharophila, Botryococcus brauni, Synechococcus nidulans a Arthrospira maxima. U kvasinkových a řasových kmenů bylo stanoveno optimum pro růst, produkci karotenoidů a lipidů. Aplikovaný solný stres vykazoval výrazný likvidační efekt na řasové a sinicové kmeny. V rámci diplomové práce byl rovněž sledován stres biologický, tzv. ko-kutlivace mikrořas a kvasinek. Další experimenty budou předmětem navazujících prací.
|
|
|
Charakterizace kvasinkových a řasových metabolitů pomocí instrumentálních technik
Kurowska, Klára ; Márová, Ivana (oponent) ; Němcová, Andrea (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce se zabývá analýzou a produkcí vybraných mikrobiálních metabolitů kvasinky Rhodotorula kratochvilovae v porovnání s různými druhy mikrořas. V teoretické části byly shrnuty poznatky o podmínkách pro optimální růst a produkci sekundárních metabolitů. Dále byly popsány analytické metody, pomocí kterých byly metabolity kvantifikovány a vyhodnoceny. V rámci experimentální části této práce bylo studováno množství na akumulované biomasy, exoglykolipidů, intracelulárních lipidů, fykobiliproteinů a karotenoidů dle různých zdrojů živin v kultivačním médiu. Konkrétně byly zkoumány výtěžky těchto metabolitů při utilizaci různých zdrojů dusíku (kvasničný extrakt, močovina, síran amonný, chlorid amonný a dusičnan draselný), uhlíku (glukóza, manóza, xylóza, glycerol a laktóza) a při variabilních C/N poměrech (20; 40; 70; 100 a 120:1) ideálně vybraných zdrojů sledovaných živin v dílčích experimentech. Poslední část experimentální části byla zaměřena na srovnání analýz metabolitů autotrofních řas (chlorofyly, fykobiliproteiny a lipidy).
|
|
|
Kultivace mikrořas a karotenogenních kvasinek ve stresových podmínkách
Sniegoňová, Pavlína ; Skoumalová, Petra (oponent) ; Szotkowski, Martin (vedoucí práce)
V biotechnologickém průmyslu se čím dál více využívají mikroorganismy, jako jsou mikrořasy či karotenogenní kvasinky k produkci vybraných látek či k možnosti valorizace odpadu. Mezi metabolity produkované těmito mikroorganismy patří karotenoidy, což jsou přirozená barviva mající antioxidační a další biologické účinky. Další významné produkované látky patří lipidy, které zastupují velkou škálu látek v živých organismech. Tvoří například buněčné membrány a slouží jako rezerva energie. Využit těchto látek lze v potravinářském, kosmetickém a farmaceutickém průmyslu, ale také k produkci biopaliv. Teoretická část je věnována popisu vybraných rodů mikroorganismů, jejich kultivaci a produkovaných metabolitů. Dále jsou zde zmíněny stresové faktory, kterým byly tyto organismy vystaveny a analytické metody použity pro zjištění zastoupení produkovaných metabolitů. V další části byly srovnány produkční vlastnosti vybraných mikroorganismů v závislosti na použitém stresovém faktoru. Z kvasinkových kmenů dosahovaly zvýšené produkce lipidů kmeny C. macerans a S. metaroseus při vyšší koncentraci FeCl3. Při použití syrovátky jako zdroje uhlíku docházelo u kvasinek zpravidla ke snížené produkci karotenoidů. U řas a sinic docházelo k nejvyšší produkci lipidů u kmenů S. acutus a D. quadricaudea. Produkce karotenoidů závisela na použitém stresu a nejvyšších produkcí dosahovaly kmeny C. sorokiniana, C. reinhardtii, D.quadricaudea a Coccomyxa sp.
|
|
|
Řízení řasových bioreaktorů
Rek, David ; Naď, Martin (oponent) ; Máša, Vítězslav (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce řeší problematiku kultivace mikrořas v uměle vytvořeném prostředí – bioreaktoru. Cílem je systematické představení faktorů ovlivňující růst mikrořas a nalezení způsobu jejich automatického řízení. V současnosti převládají bioreaktory laboratorní, u nichž probíhá většina obsluhy manuálně. S rostoucím zájmem o tyto technologie roste i množství prováděných poloprovozních testů s různými druhy mikrořas. Tyto kultivační testy bude třeba pro potřeby budoucího výzkumu a vývoje automatizovat. Práce si zakládá na důkladné rešerši odborné literatury, zejména vědeckých článků. V první části je čtenář seznámen s obrovským potenciálem využití mikrořas v různých odvětvích, počínaje potravinářským průmyslem, přes čištění odpadních vod, konče sekvestrací CO2 z ovzduší nebo odpadních plynů. Poté práce představuje faktory ovlivňující jejich růst a nakonec je popsán systém potřebných zařízení a senzorů důležitých pro automatické řízení tohoto procesu. Bakalářská práce tedy přináší shrnutí informací důležitých pro konstrukci a bezobslužný provoz mikrořasového bioreaktoru s ohledem na maximalizaci produktivity.
|
|
|
Aplikace chemických a fyzikálních stresů v pozdní fázi růstu na vybrané kmeny mikroorganismů
Langer, Marek ; Holub, Jiří (oponent) ; Szotkowski, Martin (vedoucí práce)
V biotechnologickém průmyslu je využíváno široké spektrum mikroorganismů, které slouží k produkci významných metabolitů. Mezi ně patří karotenoidy a chlorofyly s antioxidačními účinky, mastné kyseliny, ubichinon a ergosterol. Pro zefektivnění a ekonomickou udržitelnost v průmyslu jsou hledány způsoby, jakými by bylo možno zvýšit výtěžek metabolitů na maximum. Jednou z cest, která je využita i v této práci, je aplikace chemických stresových faktorů na mikroorganismy. V teoretické části byly popsány vybrané mikroorganismy, jejich důležité intracelulární metabolity, ale také jejich metabolismus. Poslední podkapitolou je využití stresových faktorů v průmyslu. V experimentální části byly podrobeny jednotlivé mikroorganismy různým koncentracím chloridu sodného, síranu kobaltnatého a chloridu železitého. Významné zvýšení produkce lipidů bylo zjištěno při aplikaci chloridu sodného na kvasinkový kmen Rhodosporidium toruloides. Zvýšení produkce karotenoidu torularhodinu nastalo po aplikaci železité soli u Sporidiobolus pararoseus, po aplikaci chloridu sodného byl vzrůst torularhodinu značný u kmenů Cystofilobasidium macerans a Rhodosporidium toruloides. Chlorid sodný byl taktéž vhodným stresovým faktorem pro tvorbu karotenoidu lykopenu u Rhodotorula mucilaginosa. Nejvýznamnějším stresovým faktorem u řas byl síran kobaltnatý, který zvýšil produkci metabolitů u Scenedesmus obliquus. Značné produkce dosáhla také sinice Anabaena torulosa v přítomnosti chloridu sodného.
|
|
|
Analýza glukanů v rostlinných a mikrobiálních vzorcích
Vít, Radek ; Němcová, Andrea (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce se zabývá studiem glukanů u vybraných druhů kvasinek, řas a materiálů rostlinného původu. Kultivace byly prováděny za účelem co nejvyšší produkce glukanů za různých teplotních podmínek a v různých médiích. Pro kultivace kvasinek byly vybrány kmeny Saccharomyces cerevisiae (CCY 6646), Sporidiobolus pararoseus (CCY 19-9-6), Phaffia rhodozyma (CCY 77-1), Rhodotorula glutinis (CCY 20-78-26) a Cystofilobasidium infirmominiatum (CCY 17-18-4). Kvasinka Saccharomyces cerevisiae sloužila jako kontrolní kmen, jelikož je dnes již považována za ověřený zdroj -glukanů. Stanovení -glukanů bylo provedeno pomocí enzymatického kitu K-YBGL Megazyme. Ze zástupců řas byla vybrána Euglena gracilis (CCALA 349), z řad vyšších hub shiitake, hlíva ústřičná, ucho Jidášovo a žampión zahradní, z obilovin pšenice, žito, oves, rýže a ječmen. U zástupců kvasinek byl také stanovován obsah mastných kyselin pomocí GC/FID. Jako nejlepší producent -glukanů byla vyhodnocena Rhodotorula glutinis CCY 20-7-26, která vykazovala nejvyšší produkci biomasy (12-14 g/l) a také poměrně vysoké zastoupení -glukanů (25-30 %) u kultivace při 15 °C v médiu s obsahem kvasničného extraktu v kombinaci se síranem amonným. U mikrořasy Euglena gracilis (CCALA 349) byla prokázána přítomnost -glukanů, stejně tak i ve vzorcích vyšších hub a obilovin.
|
|
|
Produkce beta-glukanů vybranými druhy kvasinek, řas a sinic
Veselá, Markéta ; Kočí, Radka (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Pro předloženou diplomovou práci bylo vytipováno několik druhů kvasinek a mikrořas a ve vybraných producentech byly analyzovány -glukany, lipidy, karotenoidy, ergosterol a koenzym Q. Podmínky kultivace kvasinek byly voleny s ohledem na co nejvyšší produkci -glukanů. Kultivace řas byla prováděna dle postupů Sbírky autotrofních mikroorganismů (CCALA). Ze zástupců mikrořas byly vybrány Desmodesmus acutus, Dunaliella salina, Arthrospira maxima a Cyanothece sp. Pro kultivace kvsinek byly vybrány druhy: Rhodotorula glutinis, Cystofilobasidium macerans a Sporidiobolus metaroseus. Kultivována byla také Saccharomyces cerevisiae, která je dnes již ověřeným zdrojem -glukanů a je považována za zdravotně bezpečný GRAS organismus. Z uvedených důvodů byla S. cerevisiae použita jako standard pro porovnání produkce -glukanů ve vybraných druzíh kvasinek. -glukany byly stanoveny pomocí enzymatického kitu K-YBGL Megazyme, karotenoidy, ergosterol a koenzym Q byly stanoveny pomocí HPLC/PDA a lipidy, respektive obsah mastných kyselin byl stanoven pomocí GC/FID. Nejlepším producentem kvasinkových -glukanů byla R. glutinis a S. metaroseus a nejlepší podmínky pro produkci -glukanů i ostatních metabolitů byl C/N poměr 70. U mikrořas byla prokázána pouze produkce -glukanů, jejichž největším producentem byl D. acutus.
|
|
|
Optimalizace vzduchování fotobioreaktoru za pomoci analýzy obrazu
Hruška, Kryštof ; Létal, Tomáš (oponent) ; Naď, Martin (vedoucí práce)
Tato diplomová práce shrnuje poznatky o mikrořasách, jejich využití, metodách kultivace a překážkách, které brání jejich většímu rozšíření. V praktické části práce bylo navrhnuto, zkonstruováno a naprogramováno zařízení, jež dokáže analyzovat bubliny trubicového fotobioreaktoru a na základě získaných dat řídit jeho vzduchování. K vytvoření programu byl použit programovací jazyk Python a k analýze fotografií byla využita knihovna OpenCV. Detekce bublin probíhá na základě detekce hran a jejich následném třídění. Data získaná z analýzy jsou zobrazována na obrazovce zařízení a uchovávaná v csv souboru. V diskuzi práce jsou uvedena možná vylepšení a poznatky získané během vytváření tohoto zařízení.
|
host ::
RSS.