|
|
Optimization of extraction of pigments from yeast and algae cells
Šimanský, Samuel ; Mikulíková, Renata (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
The presented diploma thesis deals with the extraction and storage stability of lipophilic pigments produced by selected strains of yeasts and algae. In this thesis, there was studied the influence of the selected solvents on the efficiency of extraction, as well as the effect of ambient temperature on the stability of the pigments during storage. The work is divided into two main parts, theoretical and practical part. In the theoretical part knowledge about algae, yeasts and their cultivation parameters is summarized. Furthermore, some information regarding the selected lipid metabolites, their properties and possibilities of application in various branches of industry is mentioned. The practical part deals with the preparation of extracts and stability tests. Extracts were prepared from selected biomass samples in solvents suitable for applications in food industry or cosmetics (ethanol and hexane). Subsequently, the long-term stability tests lasting 4 months and short-term stability tests lasting a total of 28 days were performed on these extracts. The pigments were determined by HPLC and spectrophotometrically, the fatty acid content was determined by GC. For the extraction of pigments from biomass, in the most cases ethanol appears to be the optimal solvent. However, for lipid extraction from biomass, hexane appears to be the optimal solvent for a significant number of samples. In most samples, storage in the freezer showed the most favourable effect on pigment stability, but some samples showed comparable stability even when stored in the refrigerator.
|
|
|
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.
|
|
|
Produkce vybraných metabolitů pomocí kvasinek a řas kultivovaných ve stresových podmínkách
Mariničová, Veronika ; Kočí, Radka (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Předložená práce se věnovala především srovnání produkce vybraných metabolitů pomocí karotenogenních kvasinek a mikrořas kultivovaných v podmínkách externího stresu. Mezi hlavní sledované metabolity patřily karotenoidy, dále další lipofilní látky a lipidy. Biotechnologická nadprodukce těchto metabolitů by mohla sloužit jako zdroj potenciálně prospěšných látek nejen pro farmaceutický, kosmetický a potravinářský průmysl, ale rovněž pro produkci biopaliv třetí generace. V poslední době se zvyšuje zájem o biopaliva především z mikrořas, které mají vysoký potenciál v produkci biopaliv, které se zdají být nadějným zdrojem. Teoretická část se zabývá popisem jednotlivých rodů karotenogenních kvasinek, mikrořas, sinic, chemickým složením produkovaných metabolitů a stručnou biosyntézou. Dále byly popsány jednotlivé metody, které sloužily pro analýzu produkce sledovaných metabolitů. Experimentální část je zaměřena na srovnání produkce karotenoidů, koenzymu Q, ergosterolů (fytosterolů) a lipidů pomocí kvasinek, mikrořas a sinic. Jako zdroj externího stresu byl zvolen teplotní, solný a světelný stres. Z kvasinkových kmenů byly prostudovány kmeny Rhodotorula glutinis, Rhodotorula mucilaginosa, Sporidiobolus pararoseus a Cystofilobasidium macerans. V případě mikrořas a sinic se jednalo o kmen Scenedesmus obliqus, Scenedesmus dimorphus, Chlorella sorokiniana, Chlorella saccharophila, Botryococcus brauni, Synechococcus nidulans a Arthrospira maxima. U kvasinkových a řasových kmenů bylo stanoveno optimum pro růst, produkci karotenoidů a lipidů. Aplikovaný solný stres vykazoval výrazný likvidační efekt na řasové a sinicové kmeny. V rámci diplomové práce byl rovněž sledován stres biologický, tzv. ko-kutlivace mikrořas a kvasinek. Další experimenty budou předmětem navazujících prací.
|
|
|
Produkce karotenoidů kvasinkami rodu Cystofilobasidium
Vavrysová, Alena ; Kočí, Radka (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Karotenoidy jsou významné průmyslové pigmenty přítomné prakticky ve všech živých organismech. Cílem předložené práce bylo studium regulace produkce karotenoidních pigmentů kvasinkami rodu Cystofilobasidium s využitím exogenních stresových faktorů. Růstová křivka kvasinky C. capitatum vykazuje podobně jako ostatní karotenogenní kvasinky dvoustupňový průběh s prodlouženou stacionární fází a s maximem produkce biomasy i beta-karotenu ve 103. hodině. Aplikované stresové faktory (2-5% NACl, 2-5 mM peroxid, 0,01 - 1 mM Se (IV), 0,1-5 mM Cr(III)) neměly významný vliv na tvorbu biomasy, která dosahovala průměrně 8-9 g/l. Výrazně pozitivní efekt vykazoval 5mM Cr, v jehož přítomnosti množství biomasy dosáhlo hodnoty 10 g/L. Tvorbu -karotenu pozitivně ovlivňovala řada aplikovaných stresových faktorů, nejvyšší výtěžek (695 g/g) byl dosažen v přítomnosti 0,1 mM Se. Tvorba ergosterolu nebyla regulována souběžně s karotenoidy jako u jiných karotenogenních kmenů. Produkční vlastnosti kvasinky C. capitatum za stresových podmínek byly srovnány s produkcí biomasy a pigmentů u kvasinek rodů Rhodotorula a Sporobolomyces. Kvasinka C. capitatum produkuje srovnatelné množství biomasy jako kvasinky rodu Rhodotorula v přítomnosti NaCl. Produkce -karotenu vykazovala vyšší hodnoty (502 g -karotenu/g) než kvasinky rodu Rhodotorula, avšak nižší hodnoty než zástupci rodu Sporobolomyces, u nichž však byla podstatně nižší produkce biomasy. Karyotyp kvasinky Cystofilobasidium se poměrně značně liší od karyotypů kvasinek rodů Rhodotorula i Sporobolomyces. Ze souhrnu dosavadních výsledků vyplývá, že kvasinka Cystofilobasidium capitatum vykazuje podobné fyziologické i produkční vlastnosti jako průmyslové kvasinky rodu Rhodotorula. I přes určité odlišnosti lze tyto kvasinky považovat za potenciální průmyslově využitelné kmeny k produkci karotenoidních pigmentů i biomasy obohacené karotenoidy a přídavkem biogenních prvků.
|
|
|
Využití autotrofních řas k produkci vybraných metabolitů a biomasy
Chrástová, Nikola ; Kostovová, Iveta (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Chlorofyly a karotenoidy jsou přírodní pigmenty sloužící jako antioxidanty. Tyto látky jsou vhodné k použití ve farmacii, kosmetice nebo potravinářství. Lipidy jsou dalším významným metabolitem řas a jsou potenciální surovinou k produkci biopaliv. Tato bakalářská práce se zabývá kultivací zvolených druhů autotrofních řas, následnou izolací těchto vybraných metabolitů a jejich využitím. Teoretická část je zaměřena na popis řas, na produkované metabolity, kultivaci a zvolené metody. Experimentální část se zabývá optimalizací kultivace řas rodu Chlorella, Chlamydomonas a Desmodesmus v závislosti na zvoleném médiu a intenzitě osvětlení, stanovením a kvantifikací řasové biomasy. Dále pak extrakcí lipidických a karotenoidních látek a jejich stanovení pomocí HPLC a GC. V celkovém srovnání je nejlepším producentem biomasy rod Desmodesmus a nejvyšší produkce pigmentů a lipidických látek dosahoval rod Chlamydomonas.
|
|
|
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.
|
|
|
Možnosti využití odpadních lipidů a glycerolu k produkci karotenoidů kvasinkami.
Kostovová, Iveta ; Obruča, Stanislav (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Cílem předložené bakalářské práce bylo využití lipidických odpadů a odpadního glycerolu jako zdrojů uhlíku při kultivaci karotenogenních kvasinek. Celkem bylo ke kultivaci použito šest kmenů kvasinek: Rhodotorula glutinis, Rhodotorula rubra, Rhodotorula aurantiaca, Cystofilobasidium capitatum, Sporobolomyces roseus a Spo-robolomyces shibatanus. Všechny studované kmeny kvasinek byly schopny utilizovat jak glycerol, tak řep-kový olej jako zdroj uhlíku. Kultivace na oleji byla u většiny kmenů doprovázená sní-ženou produkcí karotenoidů a pouze v některých případech zvýšenou produkcí ergoste-rolu, lykopenu a biomasy. Většina kmenů kvasinek kultivovaná na glycerolu produkovala zvýšené množství karotenoidů i biomasy. Jako nejlepší producent karote-noidů i biomasy byl prokázán kmen Sporobolomyces roseus CCY 19-6-4, kultivovaný na médiu obsahujícím glukózu a glycerol v poměru 1:1
|
|
|
Využití vybraných fluorescenčních technik k charakterizaci mikrobiálních buněk
Vaněk, Martin ; Pekař, Miloslav (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Karotenoidy patří mezi nejrozšířenější přírodní pigmenty s mnohostranným potenciálem využití. Dlouho upřednostňovaná (levnější) metoda syntetické přípravy v posledních letech dostává stále vážnější konkurenci v podobě zdokonalované biotechnologické produkce. Ke zlevnění biotechnologické produkce může přispět také koncept on-line optimalizace a online analýz. Jednou z metod on-line optimalizace je průtoková cytometrie. V této práci byla zkoumána závislost intenzity autofluorescence kvasničných buněk na koncentraci karotenoidů v biomase a bylo ustanoveno číselné vyjádření těchto závislostí pomocí lineární regrese. Dále byla zkoumána závislost mezi rozptylovými parametry kvasničných buněk a množstvím sušiny ve vzorku. S pomocí modelu, který využívá přímého a bočního rozptylu světla spolu s informací o počtu buněk na jednotku objemu byla nalezena funkční závislost v podobě rovnice přímky. Buňky kvasinek byly zkoumány také pod laserovým skenovacím konfokálním mikroskopem za účelem lokalizace karotenoidů v buňce. Uskutečněné experimenty nasvědčují, že se karotenoidy nacházejí v zásobních lipidických granulích uvnitř buňky, další experimenty jsou však zapotřebí pro jednoznačné prokázání.
|
|
|
Charakterizace kvasinkových a řasových metabolitů pomocí instrumentálních technik
Kurowska, Klára ; Márová, Ivana (oponent) ; Němcová, Andrea (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce se zabývá analýzou a produkcí vybraných mikrobiálních metabolitů kvasinky Rhodotorula kratochvilovae v porovnání s různými druhy mikrořas. V teoretické části byly shrnuty poznatky o podmínkách pro optimální růst a produkci sekundárních metabolitů. Dále byly popsány analytické metody, pomocí kterých byly metabolity kvantifikovány a vyhodnoceny. V rámci experimentální části této práce bylo studováno množství na akumulované biomasy, exoglykolipidů, intracelulárních lipidů, fykobiliproteinů a karotenoidů dle různých zdrojů živin v kultivačním médiu. Konkrétně byly zkoumány výtěžky těchto metabolitů při utilizaci různých zdrojů dusíku (kvasničný extrakt, močovina, síran amonný, chlorid amonný a dusičnan draselný), uhlíku (glukóza, manóza, xylóza, glycerol a laktóza) a při variabilních C/N poměrech (20; 40; 70; 100 a 120:1) ideálně vybraných zdrojů sledovaných živin v dílčích experimentech. Poslední část experimentální části byla zaměřena na srovnání analýz metabolitů autotrofních řas (chlorofyly, fykobiliproteiny a lipidy).
|
|
|
Kultivace mikrořas a karotenogenních kvasinek ve stresových podmínkách
Sniegoňová, Pavlína ; Skoumalová, Petra (oponent) ; Szotkowski, Martin (vedoucí práce)
V biotechnologickém průmyslu se čím dál více využívají mikroorganismy, jako jsou mikrořasy či karotenogenní kvasinky k produkci vybraných látek či k možnosti valorizace odpadu. Mezi metabolity produkované těmito mikroorganismy patří karotenoidy, což jsou přirozená barviva mající antioxidační a další biologické účinky. Další významné produkované látky patří lipidy, které zastupují velkou škálu látek v živých organismech. Tvoří například buněčné membrány a slouží jako rezerva energie. Využit těchto látek lze v potravinářském, kosmetickém a farmaceutickém průmyslu, ale také k produkci biopaliv. Teoretická část je věnována popisu vybraných rodů mikroorganismů, jejich kultivaci a produkovaných metabolitů. Dále jsou zde zmíněny stresové faktory, kterým byly tyto organismy vystaveny a analytické metody použity pro zjištění zastoupení produkovaných metabolitů. V další části byly srovnány produkční vlastnosti vybraných mikroorganismů v závislosti na použitém stresovém faktoru. Z kvasinkových kmenů dosahovaly zvýšené produkce lipidů kmeny C. macerans a S. metaroseus při vyšší koncentraci FeCl3. Při použití syrovátky jako zdroje uhlíku docházelo u kvasinek zpravidla ke snížené produkci karotenoidů. U řas a sinic docházelo k nejvyšší produkci lipidů u kmenů S. acutus a D. quadricaudea. Produkce karotenoidů závisela na použitém stresu a nejvyšších produkcí dosahovaly kmeny C. sorokiniana, C. reinhardtii, D.quadricaudea a Coccomyxa sp.
|
host ::
RSS.