|
|
Charakterizace odpadních rýžových substrátů a možnosti jejich využití mikroorganismy
Kapar, Jiří ; Duroňová, Kateřina (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Cílem bakalářské práce bylo charakterizovat vybrané cereální substráty a na základě výsledků skupinových parametrů určit nejvhodnější substrát pro využití modelovými průmyslovými mikroorganismy. Analýza celkových polyfenolů, redukujících sacharidů a celkových sacharidů byla provedena spektrofotometricky. Pomocí vysokoúčinné kapalinové chromatografie s refraktometrickou detekcí byl změřen obsah jednotlivých mono- a disacharidů. Sacharidy byly z cereálních substrátů extrahovány vodou a poté podrobeny kyselé hydrolýze. Dva druhy rýžových substrátů byly dále vybrány jako nutriční zdroje pro kultivaci dvou modelových průmyslových mikroorganismů: kvasinky Rhodotorula glutinis a bakterie Bacillus subtilis. Substráty byly před přídavkem do produkčního média upraveny chemickou nebo enzymovou hydrolýzou a analyzovány. U mikroorganismů byla sledována produkce biomasy na různě upraveném typu odpadního substrátu.
|
|
|
Production of lipid substances by Metschnikowia yeasts grown on some waste substrates
Gonová, Dominika ; Márová, Ivana (oponent) ; Němcová, Andrea (vedoucí práce)
Oleaginous yeasts posses the ability to accumulate increased amount of lipids under appropriate conditions. These microbial lipids vary in the composition of fatty acids which results in their wide application in the biotechnological industry. This master thesis focuses on the lipid production and fatty acids composition from waste substrates by the yeasts Metschnikowia depending on various cultivation conditions. The influence of temperature, the ratio of carbon and nitrogen in medium, and the concentration of different carbon sources was studied. The cheap and easy available waste substrates as glycerol and animal fat were used for the cultivation. The production characteristics of the yeasts were monitored by various technique including gas chromatography, Raman spectroscopy and fluorescence microscopy FLIM. Moreover, the partial optimalization of the pulse field gel electrophoresis was applied in order to characterize the karyotype of the yeasts Metschnikowia. All the studied strains were able to use the waste substrates and at the same time to produce lipids. The amount of lipids and mainly their compositions vary depending on the yeast strain and on the culture conditions. Nevertheless, the ability of the yeasts to produce significant amount of unsaturated fatty acids by manipulation of culture conditions was proved. The maximum lipid yield was achieved by M. pulcherrima 149 on glycerol medium and by M. andauensis 129 on medium containing waste animal fat.
|
|
|
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.
|
|
|
Studium řízení metabolismu karotenogenních kvasinek na molekulární úrovni
Pokrývková, Zuzana ; Kočí, Radka (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Predložená diplomová práca sa zaoberala molekulárnou charakterizáciou karotenogénnych kvasiniek. Použitými technikami pre analýzu konzervovaných úsekov rDNA D1/D2 oblasti veľkej ribozomálnej podjednotky 26S oblasti a ITS1 a 5,8-ITS2 oblastí boli „nested PCR“ a denaturačná gradientová elektroforéza DGGE. Z výsledkov DGGE vyplýva, že všetky analyzované kmene karotenogénnych kvasinek majú veľmi podobnú sekvenciu týchto oblastí, kvasinka Rhodotorula mucilaginosa so zbierkovým číslom CCY 20-7-28 preukazovala odlišnosti od ostatných kmeňov karotenogénnych kvasiniek. Pre doplnenie molekulárnej charakterizácie pomocou sekvencie ribozomálnych génov bola prevedená taktiež fenotypová charakterizácia celkom ôsmich kmeňov karotenogénnych kvasinek. K tomuto účelu boli prevedené utilizačné testy na rôznych substrátoch a ďalej rastové a produkčné charakteristky jednotlivých kmňov. Cieľom práce bolo taktiež pripraviť taký kmeň karotenogénnej kvasinky, ktorý sa vyznačuje nadprodukciou metabolitov, najmä karotenoidov a lipidov, a to pomocou náhodnej mutácie spôsobenej UV žiarením. Ako vhodný kandidát bol vybraný kmeň C. capitatum CCY 10-1-2 na základe predchádzajúcich štúdií, kde se preukázal ako dobrý producent TAG na odpadnom glycerole. Tento kmeň bol následne adaptovaný na odpadovú srvátku, glycerol a glukózu ako jednoduchý zdroj uhlíku.
|
|
|
Aplikace mikrobiálních olejů v kosmetice
Reichertová, Klára ; Uhlířová, Renata (oponent) ; Němcová, Andrea (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce je zaměřena na aplikaci mikrobiálního oleje do kosmetického produktu. Bylo zkoumáno osm kmenů kvasinek rodu Metschnikowia a to Metschnikowia pulcherrima 145, Metschnikowia pulcherrima 147, Metschnikowia pulcherrima 149, Metschnikowia andauensis 129, Metschnikowia andauensis 1241, Metschnikowia sinensis 1244, Metschnikowia zizyphicola 1247 a Metschnikowia shanxiensis 1250, pro produkci mikrobiálního oleje. Na kultivaci byly použity odpadní substráty z technického konopí (konopný hydrolyzát, konopná mouka a směs listů a květů). Kultivace probíhala za snížené teploty s předností produkce lipidů a pomocí plynové chromatografie bylo dále zjištěno složení a poměr mastných kyselin, dle kterého byl vybrán nejlepší kvasinkový producent lipidů a nejvhodnější substrát ke kultivaci. Tím byl kmen Metschnikowia zizyphicola 1247 a substrát z konopné mouky. Ke konci praktické části byl připraven kosmetický krém, do kterého byl získaný mikrobiální olej přimíchán. Na závěr je uvedeno zhodnocení oleje z ohledu na jeho aplikace v kosmetice a porovnání s rostlinným olejem s podobným profilem mastných kyselin.
|
|
|
Využití bakterie Tepidimonas taiwanensis k produkci polyhydroxyalkanoátů na odpadních substrátech
Vidláková, Michaela ; Pernicová, Iva (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce je zaměřena na screening produkce PHA pomocí termofilní bakterie Tepidimonas taiwanensis a na studium možného využití hroznových výlisků, melasy a odpadního papíru jako levných uhlíkatých substrátů pro kultivace charakterizované bakterie. Nejprve bylo provedeno testování základních kultivačních parametrů zahrnujících koncentraci uhlíkatého substrátu, dostupnost kyslíku, schopnost utilizace zdrojů dusíku a vybraných disacharidů. Produkce PHA z odpadních substrátů byla testována třemi způsoby. Při prvním byly jako zdroj uhlíku použity předem připravené hydrolyzáty z odpadních surovin zbavené pevného podílu. Druhý a třetí postup byl proveden nadávkováním odpadních materiálů přímo do minerálních médií, která se lišila pouze přítomností a absencí enzymového preparátu umožňujícím enzymatickou hydrolýzu dané suroviny za vzniku fermentovatelných sacharidů. Nejintenzivnější nárůst kultury a nejvyšší produkce PHA byla zaznamenána na hydrolyzátu z hroznových výlisků. Koncentrace biomasy u tohoto vzorku dosahovala až 4,8 g/l s obsahem 59 % PHA. Přídavek hroznových výlisků přímo do produkčního média se naopak vůbec neosvědčil, což bylo pravděpodobně způsobeno přítomností velkého množství inhibičních látek z výlisků. Podobně tomu bylo i u melasy a odpadního papíru, kdy byla bakterie Tepidimonas taiwanensis schopna růstu a případné produkce PHA pouze v malé míře. V rámci práce se podařilo také charakterizovat vliv teploty a pH na aktivitu enzymového koktejlu Viscozyme L a určit teplotní a pH optimum PHA syntázy bakteriálního kmene Tepidimonas taiwanensis v buněčném lyzátu.
|
|
|
Studium produkčních vlastností kvasinek rodu Metchnikowia
Chadimová, Markéta ; Szotkowski, Martin (oponent) ; Němcová, Andrea (vedoucí práce)
Kvasinky rodu Metschnikowia jsou schopné produkovat za různých podmínek různě velké množství lipidů, které mají pozoruhodné využití v biotechnologiích a v průmyslu. Tato bakalářská práce je zaměřena na studium kultivačních podmínek, za kterých kvasinky vyprodukují nejvíce lipidů a také se zabývá tím, z jakých mastných kyselin jsou tyto triacylglyceroly složeny. Je taktéž sledován vliv kultivačních podmínek na množství biomasy. Bylo zkoumáno pět kmenů kvasinek a to M. pulcherrima 145, M. pulcherrima 147, M. pulcherrima 149, M. andauensis 129 a M. chrysoperlae 1158. Na kultivaci byla použita kultivační média s různými poměru C/N, obsahující glukózu, nebo levné odpadní substráty (glycerol, káva a odpadní tuk). Kultivace byly prováděny při několika teplotách a následně bylo zjišťováno množství narostlé biomasy, pomocí plynové chromatografie bylo dále zjištěno složení a poměr mastných kyselin. Jako kvasinka, která vyprodukovala v čase nejvíce biomasy, byla stanovena kvasinka M. chrysoperlae 1158, která po 336 hodinách růstu při teplotě 15 °C na médiu o poměru C/N = 100 byla schopná vytvořit 10,66 g/l biomasy. Největšího množství lipidů bylo dosaženo u kmene M. andauensis 129 při teplotě 8 °C na médiu C/N = 100 (21,57 % lipidů v sušině). Pokud vezmeme do úvahy i produkci biomasy, nejlepších výsledku dosahuje kvasinka M. chrysoperlae 1158 při teplotě 11 °C na médiu s poměrem C/N = 100 s produkci biomasy 10,15 g/l a 19,58 % lipidů v sušině. Tato kvasinka proto byla dále kultivována na odpadních substrátech.
|
|
|
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.
|
|
|
Random mutagenesis and selection of red yeast mutants capable to utilize particular waste substrates
Čačková, Katarína ; Breierová, Emília (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Carotenoids are naturally occurring pigments of plants also produced by microbes. The area of their application concerns mainly food industry; however, they are used in chemical, pharmaceutical, and cosmetics industry as well. Currently, the isolation of carotenoids from plants is markedly regulated by legislation, so the study of their production is greatly emphasised, where the microbiological, instead of the synthetic, production of carotenoids is being prioritized. This work was made as a comparative study of carotenogenic yeasts of the genes Rhodotorula, Sporobolomyces, and Cystofilobasidium. Their ability to use various waste substrates as a carbon and nitrogen source and source of other nutrition factors was tested. In this work, conditions of random mutagenesis were optimized. Particular yeast strains were also subjected to the effect of mutagen ethyl methanesulfonate (EMS) in order to increase the production of biomass and specific metabolites – carotenoids and other lipid-soluble substances. Random mutagenesis and mutant strain selection was performed using waste subtrates as glycerol, pasta and some pasta hydrolyzed by fungal extracellular enzymes. Subsequently, a control of specific DNA sequences in pigments overproducing mutants was analyzed by PCR/DGGE (denaturating gradient gel electrophoresis). Increased production of -carotene was achieved in a mutant of Sporobolomyces roseus strain growing on glycerol, pasta, and hydrolyzed pasta. Overproduction of carotenoids by mutant strain of Rhodotorula glutinis was observed in glucose medium only. Mutants of Cystofilobasidium capitatum exhibited a decrease of biomass production; on the other hand, the production of carotenoids increased especially in pasta medium hydrolyzed by enzyme preparative from Fusarium solani. In this work it was confirmed that using random mutagenesis strains capable to utilize waste substrates can be selected. In mutant strains increased carotenoids biosynthesis was observed, which enables effective use of cheap substrates and reduction of the negative effects of wastes on the environment.
|
|
|
Use of yeasts of the genus Metschnikowia for the lipid production
Švitková, Bibiána ; Márová, Ivana (oponent) ; Němcová, Andrea (vedoucí práce)
The oleaginous yeasts have an ability to accumulate an increased number of lipids, under certain circumstances. These microbial lipids differentiate in the number of fat acids present, which enables their wide application in biotechnological industry. This master’s thesis is aimed on lipid production, number of the fat acid groups present, and squalene production by Metschnikowia yeasts, based on the cultivating conditions. Biomass and lipid production was observed in separate cultivation media, with the addition of the different waste substrates. Production properties were observed by method of the gas chromatography. For the squalene production observation, a HLPC method was chosen. All production groups were able to accumulate lipids on the waste substrate, although in different values. These values were very individual, especially in the areas of the specific groups and growth on the given substrate. The lipid composition was different, which was caused by differences in the waste substrates. With regards to the squalene production – the yeasts from the Metschnikowia family were not able to produce squalene in the presence of the terbinafine and its increasing concentration. Therefore, the same procedure was chosen, as it was for the Yarrowia lipolytica yeast, with the difference in the sterol synthesis, however squalene was still not produced this way.
|
host ::
RSS.