|
|
Optimalizace vzduchování fotobioreaktoru za pomoci analýzy obrazu
Hruška, Kryštof ; Létal, Tomáš (oponent) ; Naď, Martin (vedoucí práce)
Tato diplomová práce shrnuje poznatky o mikrořasách, jejich využití, metodách kultivace a překážkách, které brání jejich většímu rozšíření. V praktické části práce bylo navrhnuto, zkonstruováno a naprogramováno zařízení, jež dokáže analyzovat bubliny trubicového fotobioreaktoru a na základě získaných dat řídit jeho vzduchování. K vytvoření programu byl použit programovací jazyk Python a k analýze fotografií byla využita knihovna OpenCV. Detekce bublin probíhá na základě detekce hran a jejich následném třídění. Data získaná z analýzy jsou zobrazována na obrazovce zařízení a uchovávaná v csv souboru. V diskuzi práce jsou uvedena možná vylepšení a poznatky získané během vytváření tohoto zařízení.
|
|
|
Balance of energy, water and nutrients in the aquaponic cycle
Szotkowski, Matěj ; Procházková, Michaela (oponent) ; Máša, Vítězslav (vedoucí práce)
The motivation behind this thesis was to provide an overview of current scientific knowledge in the area of aquaponic food production, which would culminate in the creation of a mathematical model. Additionally, an experimental aquaponic farm was to be examined from the viewpoint of water and energy balance to provide real-world data for the creation of the mathematical model. Lastly, the applicability of algal photobioreactor in a general aquaponic cycle was to be assessed. The preliminary part of the work describes the motives behind the need for innovation in agriculture. The definition of aquaponics is provided along with a description of its subcomponents, their working mechanism and design. In this part of the thesis, the nutrient cycle of aquaponics is outlined as well. As the last part of the theoretical portion of the work, the implementation of algal photobioreactor into the aquaponic cycle is examined. Mechanisms both motivating and discouraging from such an implementation are described. Consequently, the reactor in and of itself is examined more closely. The process variables influencing the growth of algae are presented along with possible reactor designs, harvesting methods, and utilizations of the resulting products. In the first part of the experimental section of this work, the examined farm run by Flenexa plus s.r.o. is introduced from the viewpoint of the aquaponic process. Furthermore, the water and energy balances of implemented aquaponic process are provided and evaluated. The focus is then shifted towards the mathematical models which were created based on the knowledge and data gathered in the course of this work. The logic and algorithms behind both models are explained and discussed along with their main features and capabilities. Paths of future development for both models are also outlined in the closing section. Lastly, the findings obtained and gathered during the process of the thesis creation are discussed and summarized in the concluding chapters.
|
|
|
Vliv nánosů na růst řasy v trubicovém fotobioreaktoru
Vajaýová, Veronika ; Lošák, Pavel (oponent) ; Naď, Martin (vedoucí práce)
Náplní teoretické části této bakalářské práce je popis kultivačních fotobioreaktorů, srovnání jednotlivých typů kultivačních zařízení, základní parametry ovlivňující účinnost produkce biomasy a problematika tvorby nánosů na vnitřním povrchu fotobioreaktoru. Pozornost je přitom zaměřena na vliv tvorby nánosů na růst mikrořas v trubicovém fotobioraktoru. Jeli-kož je usazeninami ovlivňována výsledná intenzita světla v suspenzi v trubicích, reflektuje se tento jev na celkové účinnosti kultivace a výtěžku biomasy. V praktické části je uveden průběh měření provedeném ve vertikálním trubicovém fotobio-reaktoru určeném pro čištění spalin pomocí mikrořasy Chlorella pyrenoidos Chick (IPPAS C2). Cílem bylo vyřešit problematiku pěnění, které následně způsobilo usazeniny v trubicích, případně i dalších částech systému. Za tímto účelem byla otestována dvě opatře-ní: • mechanické v podobě drátěnky, • chemické za použití slunečnicového oleje. Naměřené hodnoty byly podkladem pro určení vlivu nánosů na intenzitu světla a taktéž po-sloužily k vyhodnocení funkčnosti testovaných opatření.
|
|
|
Snižování CO2 pomocí řas
Naider, Jakub ; Rebej, Miroslav (oponent) ; Vondál, Jiří (vedoucí práce)
Práce je zaměřena na proces kultivace řas a jejich využití pro snižování emisí oxidu uhličitého. Hlavním cílem práce je hmotnostní a tepelná bilance fotobioreaktoru a návrh řešení regulace teploty. V rámci práce byla vypracována rešerše, která se zabývá jednotlivými typy bioreaktorů a fotobioreaktorů, aktuální situací kolem klimatu a vlivu kultivace mikrořas na emise oxidu uhličitého. V práci je popsán model pro regulaci teploty a přenosu hmoty deskového fotobioreaktoru.
|
|
|
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.
|
|
|
Produkce pigmentů a lipidických látek mikroorganismy na odpadních substrátech potravinářského průmyslu
Hladká, Dagmar ; Němcová, Andrea (oponent) ; Szotkowski, Martin (vedoucí práce)
Předložená bakalářská práce se zabývá produkcí karotenoidů, lipidů a jiných látek vybranými kmeny karotenogenních kvasinek, autotrofních řas. Vybrané kmeny byly kultivovány v produkčním médiu o různém složení, obsahujícím odpadní substráty z potravinářského průmyslu. Vybrané kmeny byly vystaveny různé formě stresu, za účelem zvýšení produkce zmíněných metabolitů. Teoretická část nám poskytuje informace o daných kmenech kvasinek a řas, dále informace o sledovaných metabolitech jako jsou lipidy, karotenoidy, ergosterol, ubichinon a chlorofyl. V neposlední řadě se studie zabývá možností stanovení těchto látek. Experimentální část vysvětluje postupy kultivace jednotlivých kmenů kvasinek a mikrořas. Dále se zaměřuje na popis jednotlivých metod stanovení sledovaných metabolitů. Výsledková část porovnává produkci biomasy, metabolitů a lipidů jednotlivými kmeny kvasinek a mikrořas. Jako vybrané kvasinek byly použity Sporidiobolus pararoseus, Sporidiobolus metaroseus, Sporobolomyces roceus, Phaffia rhodozyma a Dioszegia hungarica. Vybranými kmeny mikrořas byly Desmodesmus acutus, Desmodesmus quadricauda, Scenedesmus dimorphus a Chlamydomonas reinhardtii. U zmíněných kmenů byly testovány optimální podmínky média pro produkci metabolitů a lipidů. Z našich výsledků vyplývá, že optimální poměr uhlíku a dusíku pro produkci sledovaných metabolitů při aplikaci kávového hydrolyzátu byl C/N 13 a C/N 25. U mikrořas měla zvýšená koncentrace dusíkatého zdroje negativní vliv na produkci lipidů. Nejvhodnější kmen mikrořas pro využití dusíku v různých koncentracích byl Chlamydomonas reinhardtii. Sporidiobolus metaroseus se poté prokázal jako nejvhodnější kmen pro produkci metabolitů s využitím kávového hydrolyzátu.
|
|
|
Biologické účinky komplexních extraktů z kvasinkové a řasové biomasy
Bočán, David ; Byrtusová, Dana (oponent) ; Skoumalová, Petra (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývala optimalizací extrakce aktivních látek z mikrořas a karotenogenních kvasinek, charakterizací těchto extraktů a jejich testováním na lidských keratinocytech pro zjištění cytotoxicyty těchto extraktů. V teoretické části byla vypracována literární rešerše shrnující základní vlastnosti těchto mikroorganismů a lidských keratinocytů společně se základními podmínkami pro jejich kultivaci. Poté zde byly shrnuty příklady antioxidačních látek obsažených v těchto mikroorganismech a jejich vlastnosti. Nakonec byl touto částí objasněn pojem cytotoxicity a způsoby jejího měření. V praktické části byla z mikrořas a karotenogenních kvasinek provedena řada extrakcí. Tyto extrakty byly následně charakterizovány. Měřen byl obsah fenolických látek, flavonoidů, chlorofylů a karotenoidů. Dále byla změřena antioxidační aktivita a SPF těchto extraktů. Nakonec byla stanovena také cytotoxicita vybraných extraktů pomocí MTT testu.
|
|
|
PRODUCTION OF BETA-GLUCANS AND OTHER POLYSACCHARIDES BY YEAST AND MICROALGAE
Byrtusová, Dana ; Kráčmar, Stanislav (oponent) ; Kovalčík, Adriána (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Beta ()–glucans are polysaccharides composed of D-glucose monomers. Nowadays, -glucans are gaining attention due to their attractive immunomodulatory biological activities, which can be utilized in pharmaceutical or food supplementation industries. Nowadays, the only biotechnological yeast source is Saccharomyces cerevisiae. However, some carotenogenic Basidiomycetes yeasts, previously explored for lipid and carotenoids co-production, could potentially co-produce a significant amount of –glucan. In the present Doctoral Thesis, the culture conditions were optimized for the production of -glucans and other microbial polysaccharides at carotenogenic yeast and microalgae. The genera of Rhodotorula, Sporobolomyces, Cystofilobasidium, and Dioshegia were tested. From non-carotenogenic yeast, the Metschnikowia genera and some ascomycetes yeast were selected together with some green and red algal strains. The experimental part is focused also on the possibility of co-production of other metabolites, like lipids, pigments, and extracellular polymers. In the first part of the experiment, the effect of four C/N ratios (10:1, 40:1, 70:1 and 100:1) on the production of biomass, -glucans, carotenoids, and lipids was evaluated et yeast strains. From all strains, the S. cerevisiae CCY 21-4-102, C. infirmominiatum CCY 17-18-4, P. rhodozyma CCY 77-1-1 and R. kratochvilovae CCY 20-2-26 exhibited the highest -glucans production and were chosen for next analysis, mainly salt stress, temperature, and nitrogen sources in the culture medium. Additionally, R. kratochvilovae CCY 20-2-26 produces extracellular glycolipids and S. pararoseus CCY 19-9-6 extracellular polysaccharides. Next, the diversity of -glucan content among the other twelve Saccharomyces strains and polysaccharides production at microalgae was assessed.
|
|
|
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.
|
|
|
Vliv stresu a nutričních podmínek na metabolismus karotenogenních kvasinek a mikrořas
Sikorová, Pavlína ; Byrtusová, Dana (oponent) ; Szotkowski, Martin (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývala především vlivem biologického stresu (kokultivací) na růst a metabolismus vybraných karotenogenních kvasinek a mikrořas. Metabolity těchto mikroorganismů jsou chlorofyly a karotenoidy, což jsou přírodní pigmenty sloužící jako antioxidanty. Kokultivace teoreticky spočívá v tom, že se mikroorganismy vzájemně podporují v růstu a v produkci metabolitů, což by mělo za následek zvýšenou produkci již zmíněných chlorofylů a karotenoidů. Teoretická část práce je zaměřená na popis vybraných druhů kvasinek a mikrořas a dále podrobněji rozebírá témata stresových faktorů v závislosti na růstu a metbolismu mikroorganismů. Experimentální část se poté zabývá různými druhy kultivací a kokultivací a snaží se optimalizovat produkční média a najít nejlepší symbiotické kvasinky a mikrořasy. Také se zde řeší otázka různých poměrů mikroorganimsů v kokultivacích. Použité kvasinky byly Rhodotorula kratochvilovae, Rhodosporidium toruloides a Phaffia rhodozyma. Kultivovanými mikrořasami byly Desmodesmus acutus, Desmodesmus quadricauda, Coccomyxa sp., Chlorella sorokiniana, Chlamydomonas reinhardtii a Scenedesmus obliquus. Kultivovanou sinicí byl Synechoccocus nidulans. Nejúspěšnějsím kokultivačním experimentem ve všech směrech se ukázala být kokultivace R. kratochvilovae s řasou Desm. quadricauda. Tento experiment byl velmi úspěšný ve všech ohledech.
|
host ::
RSS.