|
|
Production of polyesters by extremophilic bacteria
Bednárová, Kristína ; Mravec, Filip (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
This bachelor thesis deals with the study of the production of polyhydroxyalkanoates using thermophilic bacterial strains Schlegelella thermodepolymerans, Schlegelella aquatica and Thermomonas hydrothermalis. The aim of the thesis is to optimize the conditions of polymer production. In bacterial strains of the genus Schlegelella, phaC gene at the genotype level was confirmed. The ability to produce polyhydroxyalkanoates in the bacterial strain Thermomonas hydrothermalis at the phenotype level was demonstrated. The utilization of selected carbon sources was studied experimentaly. The production of PHA was optimized by selecting the appropriate substrate and cultivation temperature. The effect of precursors on the production of copolymers P(3HB-co-4HB) and P(3HB-co-3HV) was observed. The most promising carbon substrate for bacterial strain Schlegelella aquatica was glycerol while the best metabolic activity was at 45 °C. Strain Thermomonas hydrothermalis was able to produce the copolymer P(3HB-co-4HB) with extreme high molar fraction of 4HB. Optimal cultivation temperature was 55 °C. The highest yield of P(3HB) among selected bacteria, synthesized Schlegelella thermodepolymerans cultivated on xylose at 55 °C. For this strain, the effect of aeration on biomass growth and PHA production was observed. In an effort to reduce production costs, Schlegelella thermodepolymerans was cultivated on model hydrolysates of lignocellulose-rich materials. Finally, batch cultivation in a larger production volume in laboratory fermentor was performed.
|
|
|
Využití moučných červů (Tenebrio molitor) k isolaci polyhydroxyalkanoátů z bakteriálních biomas a současné produkci potravin
Najbrtová, Johana ; Slaninová, Eva (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá využitím moučného červa (Tenebrio molitor) k izolaci polyhydroxyalkanoátů z bakteriálních biomas a současné produkci potravin. Bakterie Cupravidus necator H16 a Schlegelella thermodepolymerans byly použity k přípravě polyhydroxyalkanoáty (PHA) obsahující bakteriální biomasy. V rámci práce byla zjišťována schopnost moučných červů izolovat PHA z bakteriální biomasy různých typů. Nejprve byl zjištěn obsah PHA a hrubých bílkovin v jednotlivých typech biomasy. Následně byly provedeny dva pokusy biologické izolace, v obou případech byly výsledky porovnány s kontrolním vzorkem, který konzumoval otruby. Sledována byla konverze krmiva do formy fekálních pelet, kde nejlepší výsledky měl vzorek moučných červů krmených sušenou biomasou C. necator H16. Dále byl hodnocen úbytek hmotnosti za dobu pokusu, procento přeživších, množství nezkonzumovaného krmiva a počet zakuklených jedinců. Fekální pelety získané biologickou izolací měly nízký obsah PHA, a proto byly podrobeny přečištění. Činidlo s nejlepšími výsledky bylo 0,1 M NaOH. Další částí této práce bylo určit obsah hrubých bílkovin v červí moučce vyrobené z moučných červů z pokusu dvě. Nejvyšší zastoupení bílkovin měl vzorek krmený biomasou vyprodukovanou bakterií Schlegelella thermodepolymerans.
|
|
|
Nové způsoby isolace PHA z bakteriální biomasy
Dlouhá, Karolína ; Slaninová, Eva (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá studiem izolace polyhydroxyalkanoátů pomocí komerčního surfaktantu a vybraných biosurfaktantů, kterými byly sophorolipidy, kokosové mýdlo, lecitin, lauryl glukosid, coco glukosid a cocamidopropyl betain. PHA bylo izolováno z bakterie Schlegelella thermodepolymerans DSM 15344, u které bylo nejdříve optimalizováno množství NaCl v produkčním médiu. Molekulová hmotnost izolovaného polymeru byla analyzována pomocí SEC-MALS, přičemž největší pokles molekulové hmotnosti byl zaznamenán u kokosového mýdla. Případné nečistoty v izolovaném polymeru byly analyzovány pomocí infračervené spektrometrie (ATR-FTIR), kdy nejmenší znečištění polymeru proteiny bylo zaznamenáno u kokosového mýdla. Z výše uvedených biosurfaktantů bylo vybráno kokosové mýdlo, lauryl glukosid a coco glukosid, s nimiž bylo získáno PHA o nejvyšší čistotě. Největší potenciál však mělo kokosové mýdlo. U vybraných biosurfaktantů byla optimalizována teplota izolace a koncentrace surfaktantu. Nejlepších výsledků bylo dosaženo při 90 °C a koncetraci 5 g/L. Dále byla zkoušena univerzálnost metody izolace pomocí vybraných biosurfaktantů na různých termofilních mikroorganismech, kterými byly Chelatococcus composti DSM 101465, Schlegelella thermodepolymerans DSM 15264, Tepidimonas taiwanensis LMG 22826 a Aneurinibacillus thermoaerophilus H1.
|
|
|
Využití fyzikálně-chemických a spektroskopických metod při studiu extremofilních mikroorganismů
Dobešová, Kateřina ; Enev, Vojtěch (oponent) ; Sedláček, Petr (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce je zaměřená na metody stanovení polyhydroxyalkanoátů v buňkách extremofilů, konkrétně bakterie Schlegelella thermodepolymerans DSM 15 344. Mezi metody, které byly použity, patří termogravimetrická analýza, infračervená spektroskopie s Fourierovou transformací a Ramanova spektroskopie. Pomocí TGA byl stanoven obsah extracelulární a intracelulární vody ve vzorcích. Metoda FTIR byla použita nejen na sledování obsahu PHA, ale také na fyzikální vlastnosti polymeru ve vzorku. Konkrétně jestli byl polymer ve vzorku biomasy amorfní nebo krystalický. Ramanova spektroskopie byla použita na potvrzení přítoomnosti PHA ve vzorcích. Výsledky jednotlivých metod byly porovnány s výsledky plynové chromatografie.
|
|
|
Biodegradace bioplastů v prostředí kompostu
Vodička, Juraj ; Kovalčík, Adriána (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Předmětem této diplomové práce je studium biodegradace polyhydroxybutyrátu (PHB) a polyesteru kyseliny mléčné (PLA). Teoretická část práce pojednává o původu studovaných biopolyesterů, jejich vlastnostech a využití, a také enzymologii jejich biodegradace. Experimentální část práce je zaměřena na biodegradaci těchto polymerů v submerzním mediu využitím termofilních kmenů a na kompostování těchto bioplastů. Ze šesti použitých kmenů termofilních bakterií projevil významnou PHB-biodegradační aktivitu pouze jeden – kmen Schlegelella thermodepolymerans. Rezistenci vůči submerzní degradaci vykazovala amorfní i semi-krystalická forma PLA. V prostředí kompostu docházelo především k rozpadu obou forem PLA, proto byl dedukován primárně abiotický mechanizmus degradace. Během 4 týdnů kompostování došlo ke ztrátě hmotnosti amorfního PLA o 99 % a semi-krystalického PLA o 63 hmot. %. Hmotnostní úbytek PHB po stejné době kompostování dosahoval 36 %, navíc bylo pozorováno snížení molekulové hmotnosti na zhruba polovinu hodnoty využitím SEC. Pro tento polymer byl potvrzen mechanizmus biodegradace formou povrchové enzymatické eroze využitím SEM. Monitoring aktivity esteráz, lipáz a proteáz během celého experimentu neprokázal statisticky významné ovlivnění kompostu přítomností biopolymerů.
|
|
|
Využití termofilních bakterií k biodegradaci syntetických a přírodních polymerů
Csölle, Eduard ; Sedlář, Karel (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá využitím termofilní bakterie Schlegelella thermodepolymerans k biodegradaci vybraných polymerů, mezi které patří poly(3-hydroxybutyrát) (PHB), polyester kyseliny mléčné (PLA) a poly(butylen adipát-co-tereftalát) (PBAT). V teoretické části práce jsou přiblíženy vlastnosti a původ těchto bioplastů, charakteristika studovaných bakterií a celkový průběh biodegradačního procesu. Experimentální část je zaměřena na dvacetidenní kultivaci tří testovaných kmenů v přítomnosti zmíněných polymerů a následné zhodnocení míry degradace těchto materiálů. Největší nárůst biomasy byl pomocí spektrofotometrie pozorován u kmene DSM 15344 při kultivaci na PHB. Díky slepým vzorkům (bez polymerů) bylo prokázáno, že pro významnější růst musely bakterie opravdu utilizovat přítomné polymery. Gravimetrická analýza obsahu biomasy potvrdila, že nejvhodnějším substrátem pro kultivaci byl PHB. Největší hmotnostní ztráty byly zaznamenány u PHB a pohybovaly se v rámci všech tří kmenů okolo 30 %. U kmene LMG 21645 činil úbytek téměř 33 %. Hmotnostní ztráty PLA a PBAT dosahovaly znatelně nižších hodnot. Přesto byl pomocí SEC-MALS zaznamenán nejvýraznější pokles molekulové hmotnosti právě u PLA, a to asi 80 % u kmene DSM 15264. Analýza povrchu polymerů využitím SEM potvrdila, že biodegradace PHB probíhá formou povrchové enzymatické eroze. Naopak u vzorků PLA a PBAT se biodegradace neprokázala.
|
|
|
Zapojení polyhydroxyalkanoátů do stresové odpovědi termofilní bakterie Schlegelella thermodepolymerans
Berger, Matyáš ; Nováčková, Ivana (oponent) ; Slaninová, Eva (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce je zaměřena na zkoumání vlivu rozdílných stresových faktorů na bakterii Schlegelella thermodepolymerans, která je schopná produkce polyhydroxyalkanoátů. V tomto případě ve formě poly(3-hydroxybutyrátu). Vybranými stresovými faktory byly teplotní šok, opakované zmrazení a rozmrazení. Posledním stresovým faktorem byl osmotický stres, vyvolaný roztoky chloridu sodného o různé koncentraci. V teoretické části byly charakterizovány polyhydroxyalkanoáty, termofilní organismy, mechanismy jednotlivých stresů a metody analýzy polyhydroxyalkanoátů. V experimentální části byly porovnány dva kmeny termofilní bakterie Schlegelella thermodepolymerans, a to M 15344 a DSM 15344. Byla porovnána odolnost vůči stresu obou kmenů, měřením viability za pomocí metody průtokové cytometrie. Během měření byl sledován nárůst optické hustoty, a za pomocí GC-FID byl stanoven obsah P(3HB) v biomase. Morfologické změny způsobené stresy byly pozorovány pomocí metod elektronové mikroskopie Cryo-SEM a STEM. Kmen DSM 15344 vykazoval lepší růst a produkci P(3HB), než kmen M 15344, který naopak lépe odolával vystavenému stresu.
|
|
|
Studium metabolických vlastností bakterie Schlegelella thermodepolymerans v kontextu biosyntézy polyhydroxyalkanoátů
Chvátalová, Viktorie ; Kouřilová, Xenie (oponent) ; Pernicová, Iva (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá metabolickými vlastnostmi termofilní bakterie Schlegelella thermodepolymerans, která je schopná produkovat polyhydroxyalkanoáty (PHA). Cílem práce bylo pochopení metabolismu a utilizace různých sacharidů (xylóza, celobióza, glukóza a jejich kombinace) v závislosti na čase kultivace. V experimentální části byly použity dva bakteriální kmeny (M15344 a DSM15344). U bakterií byl v průběhu měření sledován nárůst optické hustoty. Dále byl stanoven obsah P(3HB) z biomasy pomocí GC-FID a molekulová hmotnost polymeru pomocí analýzy SEC-MALS. Díky měření zbytkového cukru pomocí HPLC-RI byl stanoven průběh utilizace sacharidů v závislosti na čase. Výsledky obou bakterií byly mezi sebou porovnány a vyhodnoceny. Bakterie DSM15344 prokazovala vyšší výsledky při produkci P(3HB) než bakterie M15344 a jako nejvhodnější substráty pro produkci P(3HB) se jeví celobióza a xylóza.
|
|
|
Produkce kopolymerů na bázi polyhydroxyalkanoátů pomocí bakterie Schlegelella thermodepolymerans
Černý, Vojtěch ; Černayová, Diana (oponent) ; Pernicová, Iva (vedoucí práce)
Cílem této práce bylo prostudovat schopnost různých kmenů termofilní bakterie Schlegelella thermodepolymerans inkorporovat do struktury polyhydroxyalkanoátů (PHA) různé monomerní jednotky a tvořit tak kopolymery. Byly testovány prekurzory pro produkci monomerů mcl-PHA, 4-hydroxybutyrátu (4HB) a 3-hydroxyvylerátu (3HV). Teoretická část práce pojednává o charakteristice studovaných polymerů, jejich vlastnostech a využití, a také o termofilních organismech a jejich možnosti uplatnění v průmyslu. V experimentální části práce byly prováděny kultivace s různými prekurzory, u kterých se měnily časy přidání a koncentrace. Během těchto kultivací byly použity čtyři bakteriální kmeny S. thermodepolymerans pocházející z různých veřejných sbírek mikroorganismů. Po sérii prvotních screeningů byl vyhodnocen jako nejlepší prekurzor kyselina levulová přidaná v čase zaočkování produkčního média inokulem. Následně byla provedena kultivační série koncentrační řady, kde bylo zjišťováno, zda úprava koncentrace prekurzoru ovlivní složení kopolymeru. Při zvyšování množství prekurzoru klesalo množství biomasy a PHA, avšak vznikly velmi zajímavé materiály s vysokým obsahem 3HV. Při přidání 8 g/l prekurzoru to bylo až 52 %. Nakonec byla u vzniklých materiálů zjištěna molekulová váha polymeru pomocí gelové permeační chromatografie (SEC) s detektorem statického rozptylu světla ve více úhlech (MALS).
|
|
|
Studium metabolismu polyhydroxyalkanoátů u vybraných termofilních bakterií
Reinohová, Nikola ; Sedláček, Petr (oponent) ; Pernicová, Iva (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zaměřuje na adaptivní evoluční inženýrství u termofilní bakterie Schlegelella thermodepolymerans M15344. Teoretická část se zabývá extremofilními mikroorganismy, biotechnologickým využitím a taktéž polyhydroxyalkanoáty a evolučním inženýrstvím. V rámci této práce byla prováděna adaptace tohoto mikroorganismu na 40 °C a 60 °C s využitím substrátů glukózy a xylózy. Dále byla prováděna repeated-batch kultivace při 50 °C na glukóze a xylóze. V průběhu těchto experimentů byla stanovována koncentrace produkovaného PHA v biomase pomocí plynové chromatografie, dále byla stanovována koncentrace zbytkových sacharidů v médiu metodou využívající DNS. V neposlední řadě byla porovnána produkce polyhydroxyalkanoátů u adaptovaných kmenů z jednotlivých experimentů s neadaptovaným kmenem. Následně byly studovány produkované polyhydroxyalkanoáty jednotlivými bakteriemi pomocí metody SEC-MALS, kde byl pozorován vliv adaptace na molekulární hmotnost polymerů. Nejvíce produkující bakterií byla adaptovaná bakterie na 40 °C a substrátem glukózou. V tomto případě byla hodnota biomasy 6,74 g/l s procentuálním zastoupením PHA 56,5 hm.%. Taktéž se povedlo adaptovat bakterii na 60 °C, kde na rozdíl od originální bakterie byla schopna růstu i produkce.
|
host ::
RSS.