|
|
Controlled production of lipids and lipidic substances by selected yeasts and microalgae
Szotkowski, Martin ; Kráčmar, Stanislav (oponent) ; Huelva, Ines Garbayo Nores, University (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Carotenoids are natural pigments found in microorganisms such as algae, yeast and cyanobacteria. They represent the most widespread group of antioxidants with a significant biological effect. Currently, there is a growing interest in carotenoids due to their beneficial effects on human health. Chlorophylls are green photosynthetic pigments that are used in the food industry as intensive green dyes. Coenzyme Q is known for its positive effect on the proper functioning of a number of organs in the human body. Ergosterol is an integral part of the membranes of yeasts and fungi. It is a provitamin D2, which is an important part of the immune system. Microbial lipids, or ‚Single cell oils’, are characterised by a high content of healthy unsaturated fatty acids that can be used in pharmacy or cosmetics. Microbial lipids are further studied as an alternative for the production of biofuels. The dissertation focused on the study and possibilities of optimising the production of lipids and lipid substances by selected strains of carotenogenic yeasts, microalgae and cyanobacteria. The tested yeasts of the genera Rhodotorula, Rhodosporidium, Cystofilobasidium and Sporidiobolus were cultivated on a series of different media with different C/N ratios in the range of 13 to 100, containing processed waste substrates of the food industry. Selected strains were then cultivated in bioreactors with medium containing a combination of waste substrates. Cultures of microalgae of the genera Desmodesmus, Scenedesmus, Chlorella, Coccomyxa, Chlamydomonas, Botryococcus dealt with the optimisation of individual components of the medium and the application of various stresses in order to increase the production of the studied metabolites. Pilot large-volume cultures in open tanks were performed as part of experiments with the extremophilic microalgae Cocomyxa. In the final part, pilot screenings and large-volume bioreactor experiments focused on the possibilities of co-cultivation of carotenogenic yeasts and microalgae were performed. The tested yeast strains were able to utilise media containing hydrolysed waste substrates with varying success. The best strain was Sporidiobolus pararoseus, which achieved the highest biomass production and studied metabolites in the media. The tested waste substrates were a combination of waste frying oil and coffee grounds hydrolysate. Successful optimisation of the composition of the mineral medium's main components led to increased production of the studied metabolites. The most important effect exhibited particular P/N ratio and the application of oxidative stress. Desmodesmus and Scenedesmus microalgae achieved the best results. Large-scale cultures of Coccomyxa onubensis confirmed the resistance of the culture to contamination by external influences and the ability to grow at high temperatures and light intensities. Co-cultivation experiments confirmed the ability of symbiotic growth of yeasts and microalgae. The best results were obtained in all tested yeasts co-cultivated with microalgae of the genus Desmodesmus and Scenedesmus and, to a lesser extent, with the genus Coccomyxa.
|
|
|
Syntéza a studium nových typů difuranonových heterocyklů využitelných pro optoelektronické aplikace
Szotkowski, Martin ; Ing. Jan Vyňuchal, Ph.D (oponent) ; Krajčovič, Jozef (vedoucí práce)
Organická elektronika je progresivní vědní oblast kombinující znalosti mnoha oborů zabývající se studiem a aplikačními možnostmi organických molekul jak z oblasti nízkomolekulárního segmentu, tak oligomerů a polymerů. Funkční organické materiály jsou charakteristické svými vynikajícími vlastnostmi a jejich strukturální variabilitou. V této práci jsou rozebrány vlastnosti, aplikace a historie vývoje benzodifuranonů a diketopyrrolopyrrolů jakožto zástupců „chytrých“ molekul. Dále, jsou zde popsány jednotlivé syntetické přístupy k přípravě symetrických a nesymetrických benzodifuranonů. Experimentální část bakalářské práce se zabývá přípravou výchozího intermediátu hydroxy(thiofen-2-yl)octové kyseliny pro přípravu analogů benzodifuranonů obsahujících thiofenové aromatické jádro.
|
|
|
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.
|
|
|
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.
|
|
|
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.
|
|
|
Microbial production of lipid substances using waste substrates
Árendásová, Veronika ; Szotkowski, Martin (oponent) ; Němcová, Andrea (vedoucí práce)
This bachelor’s thesis examines the issue of lipid production, done through selected Metschnikowia strains gained from waste starch substrates. Produced lipids are extensively used in biotechnological processes. Cultivation utilised waste starch substrates, left over from food production, as they constituted an available and economical material. The study also monitored the growth of individual Metschnikowia strains in laboratory and reduced temperatures, using an optimal medium. The yeast’s production properties were analysed by means of gas chromatography. All selected Metschnikowia strains were able to produce lipid from waste substrates. Lipid production increased when a mixture of glucose and waste substrates was used. The amount of lipids and the share of fatty acids strongly depended on the strain and cultivation conditions. In all examined strains, monounsaturated fatty acids were represented most strongly. The Metschnikowia pulcherima 149 adapted best to waste substrates.
|
|
|
Studium produkčních vlastností kvasinek rodu Metchnikowia
Chadimová, Markéta ; Szotkowski, Martin (oponent) ; Němcová, Andrea (vedoucí práce)
Kvasinky rodu Metschnikowia jsou schopné produkovat za různých podmínek různě velké množství lipidů, které mají pozoruhodné využití v biotechnologiích a v průmyslu. Tato bakalářská práce je zaměřena na studium kultivačních podmínek, za kterých kvasinky vyprodukují nejvíce lipidů a také se zabývá tím, z jakých mastných kyselin jsou tyto triacylglyceroly složeny. Je taktéž sledován vliv kultivačních podmínek na množství biomasy. Bylo zkoumáno pět kmenů kvasinek a to M. pulcherrima 145, M. pulcherrima 147, M. pulcherrima 149, M. andauensis 129 a M. chrysoperlae 1158. Na kultivaci byla použita kultivační média s různými poměru C/N, obsahující glukózu, nebo levné odpadní substráty (glycerol, káva a odpadní tuk). Kultivace byly prováděny při několika teplotách a následně bylo zjišťováno množství narostlé biomasy, pomocí plynové chromatografie bylo dále zjištěno složení a poměr mastných kyselin. Jako kvasinka, která vyprodukovala v čase nejvíce biomasy, byla stanovena kvasinka M. chrysoperlae 1158, která po 336 hodinách růstu při teplotě 15 °C na médiu o poměru C/N = 100 byla schopná vytvořit 10,66 g/l biomasy. Největšího množství lipidů bylo dosaženo u kmene M. andauensis 129 při teplotě 8 °C na médiu C/N = 100 (21,57 % lipidů v sušině). Pokud vezmeme do úvahy i produkci biomasy, nejlepších výsledku dosahuje kvasinka M. chrysoperlae 1158 při teplotě 11 °C na médiu s poměrem C/N = 100 s produkci biomasy 10,15 g/l a 19,58 % lipidů v sušině. Tato kvasinka proto byla dále kultivována na odpadních substrátech.
|
|
|
Simultánní kokultivace vybraných kmenů karotenogenních kvasinek a autotrofních bakterií
Blažková, Jana ; Němcová, Andrea (oponent) ; Szotkowski, Martin (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce byla zaměřena na studium kokultivací vybraných mikroorganismů, kterými byly karotenogenní kvasinky a sinice. V těchto kokultivacích byla srovnávána produkce vybraných metabolitů. Mezi hlavní sledované metabolity byly řazeny karotenoidy, steroly, koenzym Q10, chlorofyly a lipidy. Dále se tato práce zaměřila na studium a možnosti optimalizace produkce lipidů a lipidových látek u vybraných kmenů karotenogenních kvasinek a druhů sinic. Teoretická část se zabývá popisem karotenogenních kvasinek, sinic a chemickým složením produkovaných metabolitů. Kvasinky a sinice obsahují karotenoidy, přírodní pigmenty, řazené mezi antioxidanty. Jako antioxidanty mají výrazné biologické účinky v lidském organismu, mezi kterými jsou například protinádorové a protizánětlivé účinky, či účinky proti neurodegenerativním nemocem. Dalšími metabolity mikroorganismů s pozitivním vlivy na lidské tělo jsou ergosterol a koenzym Q. Chlorofyl produkovaný sinicemi nachází uplatnění v potravinářském průmyslu jako zelené barvivo. Lipidy vytvářené těmito mikroorganismy obsahují velké množství nenasycených mastných kyselin nacházejících uplatnění v kosmetice nebo farmacii. V teoretické části byly také popsány jednotlivé analytické metody, kterými byla zjišťována produkce sledovaných metabolitů. Experimentální část je zaměřená na produkci karotenoidů, sterolů, koenzymu Q10 a chlorofylu, které jsou stanovovány pomoci HPLC, lipidy a profil mastných kyselin jsou stanovovány pomocí GC. Stanovované metabolity jsou sledovány v různých druzích kokultivačních partnerů (karotenogenní kvasinka a sinice) v médiích s různými přídavky makroprvků (P, N a Mg). Poté následoval experiment kokultivací s použitím odpadních olejů (fritovací a kávový olej) a studium vlivu odpadních olejů přidávaných do kokultivací. Kokultivační experimenty potvrdily schopnost společného růstu karotenogenních kvasinek a sinic. Nejlepších výsledků bylo dosaženo u dvojic Rhodosporidium toruloides a Anabena torulosa, Rhodosporidium toruloides a Arthrospira maxima.
|
|
|
Addition of probiotics and algae extracts to baby foods
Liová, Alexandra ; Szotkowski, Martin (oponent) ; Němcová, Andrea (vedoucí práce)
This bachelor thesis deals with the selection of a suitable combination of probiotic culture with algae extracts as an addition to the baby formula and the application of the optimal composition of baby formula. Arame, wakame, hijiki and kombu seaweeds were selected for these purposes. The theoretical part is focused on the proper nutrition of children, their deficiencies and possible diseases. Subsequently, it deals with the characterization of probiotic cultures and their importance in the child's nutrition. Last but not least, the theoretical part characterizes the individual seaweeds, their nutritional composition and also their importance in the child's nutrition. In the experimental part, samples of selected algae were first analyzed in terms of saccharides, insoluble fiber content, fructooligosaccharides and -glucans or pigment content. A sample of inulin, a commonly used prebiotic in probiotic products, was used as a reference component. An important analysis of this experimental part was to determine the effect of algal extracts on the viability and growth of probiotic bacteria. Subsequently, a model digestion of a mixture of probiotics and algal extracts was performed, and the condition of the probiotic cells was evaluated during digestion and after digestion by measuring turbidity and flow cytometry. Finally, not only the optimal combination of algae extract and probiotic culture was proposed, but also the possibility of improving the long-term viability of probiotic cells in combination with algal extracts.
|
|
|
Využití vybraných mikrobiálních olejů v potravinářství a kosmetice
Požgayová, Viktória ; Szotkowski, Martin (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Táto bakalárska práca sa zaoberá prípravou mikrobiálnych olejov z oleogénnych kvasiniek a následnou charakterizáciou ich vlastností a biologického účinku. Práca je rozdelená na dve hlavné časti, teoretickú a experimentálnu. Teoretická časť poskytuje prehľad informácii o mikrobiálnych olejoch a ich súčasných a budúcich možnostiach využitia v potravinárstve a kozmetike. Taktiež popisuje ďalšie sledované lipofilné látky produkované kvasinkami, stručne charakterizuje používané kmene kvasiniek a využívané analytické metódy. Experimentálna časť sa zaoberá optimalizáciou extrakcie lipofilných aktívnych látok z biomasy kvasiniek, pričom najlepšou metódou na extrakciu sa ukázala kombinácia rozpúšťadiel dimethylsulfoxid, hexán a ethanol. Extrakty boli pripravené z biomasy kvasiniek Rhodotorula kratochvilovae, Rhodotorula mucilaginosa, Rhodosporidium toruloides, Cystofilobasidium macerans a Sporobolomyces pararoseus. Pripravené extrakty boli následne charakterizované na obsah lipofilných látok pomocou UV-VIS spektrofotometrie a analýzy na HPLC/PDA a GC/FID. Ďalej bola stanovená ich antioxidačná aktivita, SPF, antimikrobiálny účinok a krátkodobá stabilita. Najlepšou teplotou na uchovávanie extraktov sa ukázala teplota 7 °C. Tri z pripravených extraktov s najvyššími hodnotami SPF boli pridané do pripravenej kozmetickej emulzie, ktorá bola následne charakterizovaná a podrobená senzorickej analýze. Pre rovnaké tri extrakty a ich kombináciu boli vykonané MTT testy cytotoxicity na ľudských keratinocytoch línie HaCaT.
|
host ::
RSS.