Original title: Využití nových přístupů ke gelaci alginátu při přípravě bioinokulantů nové generace
Translated title: Utilization of novel strategies of alginate crosslinking in the development of next-generation bioinoculants
Authors: Gašparová, Dominika ; Pekař, Miloslav (referee) ; Sedláček, Petr (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2024
Language: eng
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract: [eng] [cze]
Tato diplomová práce se zaměřuje na různé strategie síťování alginátu, s cílem posunout vpřed vývoj bioinokulantů nové generace. Zkoumání různých strategií gelování se aplikuje na pět komerčně dostupných alginátů a izolovaný bakteriální alginát. Experimenty zahrnující přípravu alginátového makrogelu sloužily ke stanovení výskytu a kvality síťování, které byly analyzovány amplitudovými testy. Výběr vhodných síťovacích činidel a stanovení jejich optimálních koncentrací byly klíčovými cíli. Síťovací činidla, která byla vybrána jako vhodná pro makro- i mikroenkapsulační procesy, byly ty obsahující chlorid zinečnatý, chlorid hlinitý, chlorid barnatý, síran vápenatý a chlorid železitý. Optimální podmínky síťování byly stanoveny při teplotě 7~°C a optimální délka doby síťování v rozmezí od 30 do 120 minut. Byly provedeny komparativní analýzy šesti vybraných síťovacích činidel a to prostřednictvím analýzy mechanických vlastností skrz squeeze test, termogravimetrickou analýzou, botnáním gelu a obrazovou analýzou. Síťování barnatým síťovacím činidlem prokázalo slibné výsledky při zachování obsahu vody během rehydratace, zatímco sítování zinečnatým síťovacím činidlem dosáhlo nejvyššího obsahu sušiny. Obrazová analýza odhalila menší gelové perly tvořené síťovacími činidly s obsahem hliníku a barya, což naznačuje jejich účinnost. Mikroenkapsulované gelové perly, zejména ty síťované s baryem, prokázaly potenciál díky jejich menší velikosti. Vrcholem pokusů bylo síťování bakteriální kultury, kde hliníková a barnatá síťovací činidla dosahovala nejmenších gelových perel. Obzvlášť síťování barnatým činidlem dosahovalo nejmenších velikostí s nejmenší odchylkou, indikujíc jeho efektivitu. This master's thesis focuses on diverse alginate crosslinking strategies, aiming to advance the development of next-generation bioinoculants. Investigating various gelation strategies is applied to five commercially available alginates and isolated bacterial alginate. Experiments focused on alginate macrogel preparation assessed the occurrence and quality of crosslinking, which was analyzed by incorporating both amplitude and frequency testing methodologies. Selecting appropriate crosslinking agents and determining their concentrations were essential objectives. Crosslinking agents such as those containing zinc chloride, aluminum chloride, barium chloride, calcium sulphate and ferric chloride solution were evaluated, with all proving effective in both macro- and microencapsulation processes. Optimization efforts included studying crosslinking conditions, with favorable results observed at a temperature of 7°C and optimal crosslinking durations ranging from 30 to 120 minutes. Comparative analyses of six selected crosslinking agents revealed notable findings in gel swelling studies and mechanical property assessments via the squeeze test, thermogravimetric analysis and image analysis. Barium crosslinking demonstrated promising results in preserving water content during rehydration, while zinc-based crosslinking achieved the highest dry matter content. Image analysis unveiled smaller gel beads formed with aluminum and barium crosslinking agents, indicating their effectiveness. Microencapsulated gel beads, particularly those crosslinked with barium, showed potential due to their reduced size. The experiment's pinnacle was the bacterial culture's gelation, where aluminum and barium crosslinking solutions yielded the smallest particle sizes. Notably, barium crosslinking resulted in the smallest area and error bar, indicating its effectiveness.
Keywords: alginát; bioinokulanty; botnání; gelační strategie; makroenkapsulace; mikroenkapsulace; obrazová analýza; squeeze test; síťovací činidlo; alginate; bioinoculants; crosslinking agent; gel swelling; gelation strategies; image analysis; macroencapsulation; microencapsulation; squeeze test

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: https://hdl.handle.net/11012/245583

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-615124


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