Original title: Studium biotechnologického potenciálu termofilní gram-positivní bakterie Brevibacillus sp. Bz
Translated title: Study on biotechnological potential of thermophilic gram-positive bacterium Brevibacillus sp. Bz
Authors: Filimonova, Anastasiia ; Obruča, Stanislav (referee) ; Pernicová, Iva (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2022
Language: eng
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract: [eng] [cze]
Předmětem předložené diplomové práce je studium biotechnologického potenciálu termofilní grampozitivní bakterie Brevibacillus borstelensis BZ. Teoretická část obsahuje obecnou charakterizaci termofilních organismů a jejich termozymů. Popisuje také adaptivní molekulární mechanismy, které zajišťují termostabilitu těchto proteinů. Závěr teoretické části je věnován biodegradaci odpadních substrátů a polymerů na bázi přírodních a fosilních zdrojů. První část experimentální práce se zabývá produkcí hydrolytických enzymů na různých původních zdrojích a odpadních substrátech. Díky intenzivní enzymatické produkci na původních zdrojích je Brevibacillus borstelensis BZ považován za velmi slibného producenta termostabilních enzymů, konkrétně xylanáz a celuláz. Testovaný bakteriální kmen BZ byl schopen produkce termostabilních enzymů i na odpadních substrátech. Na vybraných substrátech kmen BZ přednostně produkoval xylanázy. Díky tomu byla xylanázám věnována zvláštní pozornost, kdy bylo testováno teplotní a pH optimum. Závěrem experimentální práce byla testována schopnost bakterie Brevibacillus borstelensis BZ degradovat vybrané polymery na bázi přírodních a fosilních zdrojů. Kmen BZ poskytl nový pohled na biologický rozklad polyethylentereftalátu (PET), amorfní frakce kyseliny polymléčné (PLA), semikrystalické PLA a polyhydroxyalkanoátů (PHA). Pozorováním povrchu PET fólie skenovacím elektronovým mikroskopem (SEM) se potvrdilo zdrsnění materiálu, přítomnost rýh a naprosté pronikání bakterie skrz fólii. Pokud jde o polymery na bázi přírodních zdrojů, PHA granule byly zcela degradovány. Studiem morfologie povrchu obou zmíněných PLA bylo prokázáno jasné zhoršení jejich struktury přítomností jam a trhlin na povrchu polymerů. The subject of the Master’s theses is to study the biotechnological potential of the thermophilic Gram-positive bacterium Brevibacillus borstelensis BZ. The theoretical part contains a general characterization of thermophilic organisms and their derived thermozymes, and describes their adaptive molecular mechanisms in protein thermostability. The final part of the theoretical part focuses on biodegradation of waste substrates, biobased and fossil-based polymers. The first experimental part deals with the production of hydrolytic enzymes on various original sources and waste substrates. Brevibacillus borstelensis BZ is reputed to be a highly promising source of thermostable enzymes, namely xylanases and cellulases, due to its high enzymatic production on original sources. Secondly, the strain BZ was capable of producing a thermostable hydrolytic enzyme on waste substrates. On these substrates, a selected strain preferably produces xylanases. As a consequence, thermostable xylanase has gained a special attention, and, subsequently, it was assayed for the identification of its optimal pH and temperature. The final part of the experimental work discovers the biodegradation capacity of Brevibacillus borstelensis BZ toward selected biobased and fossil-based polymers. The strain BZ provided new insight into biodegradation of polyethylene terephthalate (PET), amorphous fraction of polylactic acid (PLA), semicrystalline PLA, and polyhydroxyalkanoates (PHA). Scanning electron microscope (SEM) observations confirmed an occurrence of roughness surface, the presence of grooves, and an utter penetration of the bacterium through the PET film. Regarding biobased polymers, PHA granules treated with the strain BZ were completely degraded. By studying the surface morphology of both types of PLA, the results indicated a clear deterioration of the structure and the presence of pits and cracks on the surfaces.
Keywords: biodegradace; Brevibacillus borstelensis; hydrolytické enzymy; kyselina polymléčná; polyethylentereftalát; polyhydroxyalkanoáty; skenovací elektronový mikroskop; xylanáza; biodegradation; Brevibacillus borstelensis; hydrolytic enzymes; polyethylene terephthalate; polyhydroxyalkanoates; polylactic acid; scanning electron microscope; xylanase

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/204457

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-548268


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Master’s theses