|
|
Kokultivace kvasinek a mikrořas za účelem produkce obohacené biomasy
Bradáčová, Lenka ; Němcová, Andrea (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Diplomová práce zkoumá vliv biologického stresu vyvolaného za podmínek kokultivace heterotrofních (kvasinky) a autotrofních (mikrořasy, sinice) organismů na produkci obohacené kombinované biomasy. Mezi sledované skupiny látek patří karotenoidy (-karoten, lutein, lykopen, astaxanthin, torularhodin), chlorofyly A a B, ergosterol a ubichinon. Dále byla analyzována produkce lipidů, a to z hlediska obsahu v biomase a profilu mastných kyselin. V první části práce byla prozkoumána produkce biomasy kvasinek produkovaná v přítomnosti několika různých zdrojů dusíku. Jako zdroj uhlíku byl využíván glycerol. Následně proběhla kokultivace kvasinek s mikrořasami a sinicemi v mlutikultivátoru, kde byla postupně zvyšována koncentrace vybraných makroprvků (dusíku, hořčíku a fosforu). Poslední část práce byla zaměřena na kokultivaci kvasinek a mikrořas v laboratorním fermentoru. Na produkci celkové biomasy měl nejlepší efekt zvýšený obsah hořčíku a vysoký obsah dusíku v základním médiu. Vlivem dvojnásobného obsahu dusíku společně s fosforem bylo dosaženo nejlepších koncentrací karotenoidů. Produkce chlorofylů byla oproti karotenoidům výrazně nižší.
|
|
|
Metabolická adaptace karotenogenních kvasinek na nutriční stres indukovaný vybranými odpady potravinářského průmyslu
Plhalová, Žaneta ; Šimanský, Samuel (oponent) ; Szotkowski, Martin (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá produkcí karotenoidů a lipidických látek vybranými kmeny karotenogenních kvasinek kultivovaných na odpadních substrátech potravinářského průmyslu. Byly sledovány produkční vlastnosti kvasinkových kmenů Sporidiobolus pararoseus, Sporidiobolus metaroseus, Cystofilobasidium macerans, Rhodotorula mucilaginosa, Rhodotorula kratochvilovae a Rhodosporidium toruloides. Kultury byly kultivovány pomocí odpadních produktů potravinářské výroby: odpadní fritovací olej, kávový olej, který byl získán extrakcí z kávové sedliny a odpadní živočišný tuk z kafilerií. Práce je složena ze dvou hlavních částí. V teoretické části jsou popsány jednotlivé rody kvasinek, sledované metabolity, odpadní produkty a metody analýzy sledovaných metabolitů. Experimentální část je zaměřena na použití a zpracování odpadních substrátů, kultivace kvasinek, získávání a zpracování biomasy analýzu metabolitů. Pro produkci karotenoidů na odpadních substrátech byly nejvhodnější kmeny Rhodosporidium toruloides a Sporidiobolus pararoseus. Nejvyšší produkce lipidických látek byla naměřena u kmene Sporidiobolus pararoseus.
|
|
|
Optimalizace extrakce metabolitů produkovaných vybranými kmeny mikrořas a karotenogenních kvasinek.
Obračaj, Jan ; Holub, Jiří (oponent) ; Szotkowski, Martin (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce je zaměřená na produkci mikrobiální biomasy pomocí vybraných kmenů sinic a karotenogenních kvasinek. Následnou přípravu extraktů a studium jejich stability za různých teplotních podmínek s přídavkem antioxidantu tokoferolu. V rámci experimentu byly připraveny 2 série extraktů s hexanem a ethanolem. V teoretické části práce jsou popsány studované metabolity karotenoidy, chlorofyly, ubichinon, ergosterol a mikrobiální lipidy. Dále jsou zde popsány použité kmeny sinic a karotenogenních kvasinek. V neposlední řadě jsou popsány metody extrakce a analýzy metabolitů. Experimentální část popisuje použité kultivační techniky, přípravu mikrobiálních extraktů a použité analytické metody. Výsledková část práce poté obsahuje souhrn výsledků dlouhodobých stabilitních testů extraktů. Výsledky práce jasně potvrzují teplotní závislost stability jednotlivých metabolitů. Tento fenomén byl nejvíce patrný u pigmentů chlorofylů a karotenoidů. Jako nejlepším rozpouštědlem z hlediska stability použitých látek se jeví hexan. Výsledky této práce poskytují důležitou informaci z hlediska ekonomiky skladování těchto cenných látek využitelných v potravinářském, farmaceutickém či krmivářském průmyslu
|
|
|
Use of some molecular techniques to metabolic characterization of industrially significant yeasts
Kostovová, Iveta ; Brázda, Václav (oponent) ; Kráčmar, Stanislav (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Carotenoids, ergosterol and fatty acids are valuable compounds used in food, feed and cosmetic industries. Since their conventional sources depend on weather conditions, season, geographical location, and availability of agricultural land, it is necessary to increase its availability for constantly increasing demand. Microbial production of aforementioned compounds exploiting carotenogenic yeast is promising due to their extraordinary capability to simultaneously produce carotenoids, ergosterol and fatty acids. Hereby Doctoral Thesis was aimed to provide the molecular and metabolic characterisation of various carotenogenic yeasts and their potential for industrial applications. For this purpose, the first experimental parts are focused in great detail on yeast species R. mucilaginosa and R. toruloides, their production properties and the influence of nutritional stress and different carbon sources, such as xylose and glycerol. Besides the detailed characterization of their production properties, were these strains also characterized by molecular methods, including sequence analysis of ITS1, ITS2 and D1/2 of the ribosomal operon and analysis of mini and microsatellite sequences M13 and GTG5. R. toruloides is known as an excellent producer of fatty acids and because of it, it recently became a target carotenogenic yeast for the development of tools for its genetic manipulation. In this work were successfully prepared genetically modified clones of R.toruloides bearing over-expressed genes for DGA1 (diacylglycerol acyltransferase) and GPD1 (glycerol-3-phosphate dehydrogenase). Their production of fatty acids was not higher in comparison to the original strain. Therefore, the next part was focused on the preparation of overproducing mutant strains prepared by random mutagenesis. The combination of nitrogen limitation and the carotenoid production inhibitor diphenylamine led to the successful selection of carotenoid overproducing robust mutant strains with resistance to diphenylamine. The last part of the thesis deals with the production properties of lesser known carotenogenic yeast species among order Sporidiobolales and Cystofilobasidales in comparison to relatively well studied carotenogeic yeast species represented by R. toruloides and P. rhodozyma. The best fatty acid-producing strains were S. metaroseus CCY19-6-20 and C. macerans CCY 10-01-02. Moreover, the best carotenoid producer, R.mucilaginosa CCY 19-04-06, naturally produced lycopene in amounts representing more than 80 % of total carotenoids.
|
|
|
Produkce pigmentů a lipidických látek mikroorganismy na odpadních substrátech potravinářského průmyslu
Hladká, Dagmar ; Němcová, Andrea (oponent) ; Szotkowski, Martin (vedoucí práce)
Předložená bakalářská práce se zabývá produkcí karotenoidů, lipidů a jiných látek vybranými kmeny karotenogenních kvasinek, autotrofních řas. Vybrané kmeny byly kultivovány v produkčním médiu o různém složení, obsahujícím odpadní substráty z potravinářského průmyslu. Vybrané kmeny byly vystaveny různé formě stresu, za účelem zvýšení produkce zmíněných metabolitů. Teoretická část nám poskytuje informace o daných kmenech kvasinek a řas, dále informace o sledovaných metabolitech jako jsou lipidy, karotenoidy, ergosterol, ubichinon a chlorofyl. V neposlední řadě se studie zabývá možností stanovení těchto látek. Experimentální část vysvětluje postupy kultivace jednotlivých kmenů kvasinek a mikrořas. Dále se zaměřuje na popis jednotlivých metod stanovení sledovaných metabolitů. Výsledková část porovnává produkci biomasy, metabolitů a lipidů jednotlivými kmeny kvasinek a mikrořas. Jako vybrané kvasinek byly použity Sporidiobolus pararoseus, Sporidiobolus metaroseus, Sporobolomyces roceus, Phaffia rhodozyma a Dioszegia hungarica. Vybranými kmeny mikrořas byly Desmodesmus acutus, Desmodesmus quadricauda, Scenedesmus dimorphus a Chlamydomonas reinhardtii. U zmíněných kmenů byly testovány optimální podmínky média pro produkci metabolitů a lipidů. Z našich výsledků vyplývá, že optimální poměr uhlíku a dusíku pro produkci sledovaných metabolitů při aplikaci kávového hydrolyzátu byl C/N 13 a C/N 25. U mikrořas měla zvýšená koncentrace dusíkatého zdroje negativní vliv na produkci lipidů. Nejvhodnější kmen mikrořas pro využití dusíku v různých koncentracích byl Chlamydomonas reinhardtii. Sporidiobolus metaroseus se poté prokázal jako nejvhodnější kmen pro produkci metabolitů s využitím kávového hydrolyzátu.
|
|
|
Vliv stresu a nutričních podmínek na metabolismus karotenogenních kvasinek a mikrořas
Sikorová, Pavlína ; Byrtusová, Dana (oponent) ; Szotkowski, Martin (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývala především vlivem biologického stresu (kokultivací) na růst a metabolismus vybraných karotenogenních kvasinek a mikrořas. Metabolity těchto mikroorganismů jsou chlorofyly a karotenoidy, což jsou přírodní pigmenty sloužící jako antioxidanty. Kokultivace teoreticky spočívá v tom, že se mikroorganismy vzájemně podporují v růstu a v produkci metabolitů, což by mělo za následek zvýšenou produkci již zmíněných chlorofylů a karotenoidů. Teoretická část práce je zaměřená na popis vybraných druhů kvasinek a mikrořas a dále podrobněji rozebírá témata stresových faktorů v závislosti na růstu a metbolismu mikroorganismů. Experimentální část se poté zabývá různými druhy kultivací a kokultivací a snaží se optimalizovat produkční média a najít nejlepší symbiotické kvasinky a mikrořasy. Také se zde řeší otázka různých poměrů mikroorganimsů v kokultivacích. Použité kvasinky byly Rhodotorula kratochvilovae, Rhodosporidium toruloides a Phaffia rhodozyma. Kultivovanými mikrořasami byly Desmodesmus acutus, Desmodesmus quadricauda, Coccomyxa sp., Chlorella sorokiniana, Chlamydomonas reinhardtii a Scenedesmus obliquus. Kultivovanou sinicí byl Synechoccocus nidulans. Nejúspěšnějsím kokultivačním experimentem ve všech směrech se ukázala být kokultivace R. kratochvilovae s řasou Desm. quadricauda. Tento experiment byl velmi úspěšný ve všech ohledech.
|
|
|
Optimalizace kultivace karotenogenních kvasinek na směsných odpadních substrátech
Holub, Jiří ; Mikulíková, Renata (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
V rámci diplomové práce je řešena problematika kultivací vybraných druhů karotenogenních kvasinek na odpadních produktech potravinářského průmyslu za pomoci laboratorního bioreaktoru. Buňky karotenogenních kvasinek produkují v průběhu kultivace velmi hodnotné metabolity nacházející se převážně v lipidické části buněk. Konkrétně jde o karotenoidy, ergosterol, koenzym Q a mastné kyseliny. Práce je rozdělena na dvě hlavní části, teoretickou část, a praktickou část. V teoretické části jsou popsány jednotlivé druhy kvasinek, typy odpadních substrátů, zkoumané metabolity a metody jejich analýzy. V experimentální části je řešeno zpracování odpadních produktů potravinářského průmyslu, konkrétně živočišného tuku, syrovátky a kávové sedliny do podoby využitelných substrátů pro kultivaci kvasinek. Dále je řešena problematika kultivace se zaměřením na zisk sledovaných metabolitů a jejich analýza pomocí HPLC/PDA a GC/FID. Při práci byly využity kvasinkové rody Rhodotorula mucilaginosa (CCY 19-4-6), Rhodotorula kratochvilae (CCY 20-2-26), Rhodosporidium toruloides (CCY 062-002-001), Sporidiobolus pararoseus (CCY 19-9-6) a Cystofilobasidium macerans (CCY 10-1-2). Jako jeden z nejlepších kmenů byl vyhodnocen Sporidiobolus pararoseus (CCY 19-9-6), který dosahoval velmi vysokých produkcí karotenoidů, koenzymu Q a ergosterolu.
|
|
|
Charakterizace extracelulárních enzymů a dalších metabolitů karotenogenních kvasinek
Těšíková, Karolína ; Skoumalová, Petra (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Lipázy jsou enzymy katalyzující především hydrolytické štěpení vazeb triacylglycerolů. Produkce lipolytických enzymů je známa u mnoha mikroorganismů, obzvlášť u těch, kteří jsou způsobilí utilizovat tukový uhlíkatý substrát. Touto schopností se vyznačují i některé rody karotenogenních kvasinek. Karotenogenní kvasinky se vyznačují především tvorbou buněčných karotenoidů, lipidů a lipidických látek. Vedle těchto metabolitů mohou produkovat i určité množství biosurfaktantů. Tato práce se zabývá studiem produkce extracelulárních lipolytických enzymů a biosurfaktantů karotenogenních kvasinek Rhodotorula glutinis, Cystofilobasidium macerans, Rhodotorula mucilaginosa a Sporidiobolus pararoseus kultivovaných především na odpadním živočišném tuku v různém C/N poměru (13, 25, 50, 100). Lipázová aktivita byla detekována u všech studovaných kmenů. Aktivity enzymu byly naměřeny spektrofotometrickou metodou. Indukce lipáz byla také pozorována v průběhu růstu buněk, kde bylo zaznamenáno několik vrcholů lipázových aktivit, což naznačuje tvorbu lipázy asociované s buňkou a lipázy vylučované do prostředí. Lipázové aktivity byly naměřeny také u kultivací na glukózovém a glycerolovém uhlíkatém substrátu. V neposlední řadě byla provedena i molekulová charakterizace lipolytických enzymů pomocí elektroforézy na polyakrylamidovém gelu. Tvorba biosurfaktantů byla rovněž detekována u všech kmenů. Emulgační a solubilizační vlastnosti mají zejména biosurfaktany u kvasinek C. macerans a S. pararoseus. V této práci byla souběžně s produkcí lipáz a biosurfaktantů na odpadním tuku sledována také produkce intracelulárních metabolitů, které jsou významné u kvasinek S. pararoseus a R. mucilaginosa.
|
|
|
Srovnání produkce lipidů a lipidických metabolitů vybranými kvasinkami a řasami
Šimanský, Samuel ; Rapta, Marek (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Předložená bakalářská práce se zabývá produkcí lipidů a lipidických metabolitů vybranými kmeny karotenogenních kvasinek, autotrofních řas a sinic. Na vybrané kmeny byly aplikovány různé formy stresu a jejich vliv byl následně srovnán. Teoretická část se zabývá zpracováním poznatků o vybraných kmenech kvasinek, řas a sinic. Dále jsou zmíněny sledované metabolity (lipidy, karotenoidy, ergosterol, ubichinon a chlorofyl) a možnosti jejich stanovení. Experimentální část se zabývá zejména sledováním vlivu nutričního stresu na produkci vybraných metabolitů a biomasy kvasinkami, konkrétně jejich růstových vlastností na odpadním tuku. Dále je sledován vliv zvýšené a snížené teploty na kultivaci kvasinek, řas a sinic. Taktéž byli provedeny experimenty za osmotického stresu, způsobeného přídavkem NaCl. Pro rozklad odpadního tuku byl vybrán jako nejvhodnější kmen Sporidiobolus pararoseus, a to zejména kvůli jeho nadprůměrnému obsahu karotenoidů, ergosterolu a ubichinonu v biomase. Modifikace teploty anebo zvýšený osmotický stres měly ve většině případů negativní vliv na produkci biomasy.
|
|
|
Možnosti produkce pigmentů kvasinkami
Gonová, Dominika ; Hlaváček, Viliam (oponent) ; Němcová, Andrea (vedoucí práce)
Karotenoidy sú prirodzene sa vyskytujúce pigmenty syntetizované kvasinkami, baktériami, vláknitými hubami i rastlinami. V posledných rokoch vzrastá záujem o štúdium týchto pigmentov a ich mikrobiologickú produkciu najmä vďaka významným biologickým účinkom pripisovaným práve karotenoidom. Táto bakalárska práca je koncipovaná ako porovnávacia štúdia šiestich karotenogenných kvasiniek, a to dvoch kmeňov druhu Rhodotorula glutinis, Rhodotorula mucilaginosa, Sporobolomyces roseus, Sporobolomyces metaroseus a Sporobolomyces pararoseus. Ich kultivácia prebiehala na rôznych živných médiách, kde bol aplikovaný oxidačný stres v podobe peroxidu vodíka a tiež bol použitý odpadný materiál – vaječné cestoviny ako nutričný zdroj. Všetky študované kmene boli schopné využívať odpadný substrát ako zdroj živín, pričom u rodu Sporobolomyces boli na takomto médiu zaznamenané zvýšené produkcie sledovaných metabolitov. Pôsobením oxidačného stresu sa u väčšiny študovaných kvasiniek prejavili nadprodukcie karotenoidov i sprievodných lipidických látok. Kvasinka Sporobolomyces roseus CCY 19-6-4 sa pri kultivácii na cestovinovom médiu síce vyznačovala najvyššou produkciou karotenoidov (1923,78 µg/g -karoténu), ale na druhej strane sa u nej prejavil výrazný pokles biomasy. Ako potencionálne najlepší producent biomasy (9,85 g/l) i karotenoidov (780,24 µg/g -karoténu) sa ukázala kvasinka Rhodotorula glutinis CCY 20-2-26. Medzi prírodné pigmenty patrí aj pulcherimín syntetizovaný najmä kvasinkami, ale aj niektorými sporotvornými baktériami. V poslednej dobe sa intenzívne študuje jeho antagonistický efekt, ktorý vykazuje voči viacerým mikroorganizmom, čo sa javí ako veľmi významné z hľadiska biologickej kontroly. Druhá časť práce je venovaná práve štúdiu regulácie produkcie pulcherimínu a jeho antimikrobiálnej aktivite. Ako kvasinky produkujúce tento pigment boli použité kmene Metschnikowia pulcherrima 145, Metschnikowia pulcherrima 147, Mestchnikowia pulcherrima 149 a Metschnikowia andauensis 129, ktoré boli kultivované na rozličných živných médiách obsahujúcich rôzne koncentrácie iónov kovov a tiež peroxid vodíka ako exogénny stres. V rámci štúdia antagonistického efektu pulcherimínu boli ako testované mikroorganizmy využité grampozitívna baktéria Lactobacillus sakei, gramnegatívna baktéria Escherichia coli, ďalej kvasinka Candida glabrata a vláknitá pleseň Phanrochaete chrysosporium. Všetky kvasinky rodu Metschnikowia boli schopné produkcie pulcherimínu, a teda aj antagonistického efektu, iba v médiách obohatených o železité ióny, pričom intenzita sfarbenia bola priamo úmerná práve koncentrácii železa. Antimikrobiálna aktivita pulcherimínu sa neprejavila iba voči baktérií Escherichia coli.
|
host ::
RSS.