|
|
Optimalizace metod izolace a analýzy beta-glukanů produkovaných karotenogenními kvasinkami
Šimková, Eva ; Márová, Ivana (oponent) ; Szotkowski, Martin (vedoucí práce)
Cílem této diplomové práce byla optimalizace metod izolace a analýzy polysacharidů -glukanů produkovaných karotenogenními kvasinkami. V rámci experimentu byla vybrána jako produkční kmen kvasinka Rhodotorula toruloides, která byla kultivována v laboratorních bioreaktorech. V teoretické části je vypracována literární rešerše na téma karotenogenní kvasinky a metabolity, které produkují. Hlavním metabolitem, kterým se tato práce zabývá, je polysacharid -glukan. -glukany jsou polysacharidy, které tvoří v buňce kvasinky buněčnou stěnu. Jsou známy pro své imunostimulační účinky, antioxidační účinky, podporují hojení ran a pomáhají ke snížení hladiny cholesterolu a glukózy v krvi. Experimentální část práce se zabývá kultivací kvasinkové biomasy, její charakterizací. Dále optimalizací enzymatického stanovení -glukanů pomocí komerčního enzymatického kitu a izolacemi -glukanů z kvasinkové biomasy. V rámci experimentu byly také dále vyvíjeny metody extrakce kvasinkové biomasy umožňující z malého vzorku kvasinkové biomasy jedním extrakčním postupem vyseparovat a analyzovat -glukany, lipidy, lipidické látky a proteiny.
|
|
|
Development of cereal products for special nutrition with addition of yeast and algae extracts
Požgayová, Viktória ; Fialová, Lenka (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
This diploma thesis focuses on the development of gluten-free cereal products enriched with yeast and algae extracts. The theoretical part of this thesis was focused on gluten-free cereals used in the experimental part, on microbial biologically active substances and on the possibility of their use in the food industry. A chapter devoted to the evaluation of food safety and additives in food industry was also included in this part. The theoretical part concludes with the description of the methods used to analyses of selected biologically active substances in the samples. In the experimental part of this thesis, three samples of gluten-free flours were analysed, i.e. flour labelled as gluten-free, corn flour and rice flour. The content of total saccharides, proteins, gluten, lipids and bioactive substances such as phenolic substances, flavonoids, antioxidants and ß-glucans were analysed in the samples. In the most of the tested parameters corn flour achieved the best results. In order to prepare the microbial extracts, commercially obtained biomass of Spirulina and Chlorella and cultivated biomass of carotenogenic yeasts Rhodosporidium toruloides and Rhodotorula kratochvilovae were used. The extracts were prepared using solvents labelled as GRAS (water, 96 % ethanol, hexane and their combinations). Lipids, proteins and active substances such as pigments, phenolic substances, antioxidants, vitamins and ß-glucans were analysed in the prepared extracts and biomass. Spirulina and Chlorella extracts showed higher concentrations of bioactive substances while yeast extracts contained higher concentration of carotenoids, lipophilic provitamins and ß-glucans. The safety of prepared extracts used in food applications was verified by the MTT test of cytotoxicity. None of the tested extracts showed cytotoxic effects. In order to prepare enriched cereal products, the corn flour, biomass of Spirulina, aqueous extract of Spirulina, ethanolic extract of R. toruloides and the combination of Spirulina biomass and R. toruloides extract were chosen based on the obtained results. Two types of enriched cereal products were prepared and in enriched products the increase of antioxidant activity, phenolic compounds and protein content was detected.
|
|
|
Optimalizace biotechnologického zpracování lipidických potravinářských odpadů karotenogenními kvasinkami v laboratorním a poloprovozním měřítku.
Plhalová, Žaneta ; Mikulíková, Renata (oponent) ; Szotkowski, Martin (vedoucí práce)
Tato diplomová práce je zaměřena na sledování produkčních vlastností karotenogenních kvasinek při kultivacích za použití odpadních substrátů jako zdrojů organického uhlíku a energie. Mezi testované odpadní substráty patřily odpadní fritovací olej, kuřecí kafilerní odpadní tuk, kávový olej a kávový hydrolyzát získávaný z kávové sedliny a odpadní glycerol. Zkoumanými producenty byly kvasinky Cystofilobasidium infirmominiatum (CCY 17-18-4), Cystofilobasidium macerans (CCY 10-1-2), Rhodotorula kratochvilovae (CCY 20-2-26), Rhodotorula mucilaginosa (CCY 19-4-6), Rhodotorula toruloides (CCY 62-2-4), Sporidiobolus pararoseus (CCY 19-9-6), Sporidiobolus metaroseus (CCY 19-6-20) a Sporidiobolus salmonicolor (CCY 19-6-4). Mezi sledovanými metabolity byly karotenoidy, ergosterol, ubichinon, tokoferol, lipidy, složení mastných kyselin a betaglukany. Dále byla také sledována lipázová aktivita. Práce má dvě základní části: teoretickou a experimentální. V teoretické části jsou popsány jednotlivé rody, sledované metabolity a jejich funkce a použité odpadní substráty. V experimentální části byly popsány použité způsoby přípravy a úpravy odpadních substrátů, příprava médií, kultivace kvasinek, získání biomasy a její zpracování, příprava vzorků na jednotlivé analýzy a samotná analýza metabolitů. Ze screeningových kultivací bylo zjištěno, že nejvhodnějšími kmeny pro kultivaci s využitím odpadních substrátů jsou Sporidiobolus pararoseus, Rhodotorula mucilaginosa, Rhodotorula toruloides a Cystofilobasidium macerans. Nejvyšší produkce biomasy a výrazné obohacení biomasy o sledované metabolity dosahoval kmen Sporidiobolus pararoseus. Na základě screeningových kultivací bylo provedeno několik velkoobjemových kultivací v laboratorním bioreaktoru, kde nejlepšího nárůstu dosáhl kmen Sporidiobolus pararoseus (37,5) g/l.
|
|
|
VYUŽITÍ KOMPLEXNÍCH EXTRAKTŮ Z ROSTLIN A MIKROORGANISMŮ V POTRAVINÁŘSTVÍ A KOSMETICE
Uhlířová, Renata ; Kovalčík, Adriána (oponent) ; Vorlová, Lenka (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Cílem předložené disertační práce byla optimalizace extrakce a charakterizace extraktů z vybraných rostlin a mikroorganismů, především mikrořas, sinic a karotenoidních kvasinek. Při optimalizaci extrakcí byl sledován vliv charakteru extrakčního činidla, dezintegrace mikrobiálních buněk a vliv speciálních technik, které mohou extrakce usnadnit (sondový a vanový ultrazvuk a mikrovlny). V rámci charakterizace bylo s přihlédnutím na zdrojový materiál analyzováno složení připravených extraktů jak spektrofotometricky, tak pomocí kapalinové a plynové chromatografie. Bylo zjištěno, že nejvhodnější extrakční postup se liší v závislosti na typu materiálů. U vzorků bylin bylo dosaženo nejlepších obsahů aktivních látek při využití extrakce usnadněné pomocí mikrovln, naopak u sinic při extrakci po dobu 24 hodin při laboratorní teplotě. Nejvhodnější metodou po extrakci aktivních látek z kvasinek byla kombinace DMSO, ethanolu a hexanu. Dále byl sledován vliv extraktů na mikrobiální kultury bakterie (E. coli, S. epidermidis, C. acnes) a kvasinku (C. glabrata). Pro sledování cytotoxicity extraktů byly využity testy cytotoxicity MTT a LDH na lidských buněčných liniích HaCaT a Caco2. Antimikrobiální testy prokázaly jak antimikrobiální, tak baktericidní a fungicidní účinek řady extraktů, především esenciálních olejů z levandule lékařské a máty peprné. Naopak při testech cytotoxicity bylo prokázáno, že většina extraktů je v rozmezí do 10 obj.% bezpečná pro využití v potravinářství a kosmetice. Za účelem prodloužení stability byly připravené extrakty enkapsulovány do liposomálních částic obohacených o polymer PHB (0–100 %). U částic byla sledována jejich velikost, polydisperzitní index a koloidní stabilita pomocí přístroje ZetaSizer NanoZS a morfologie pomocí kryoTEM. Extrakty byly enkapsulovány do částic a charakterizovány. U vybraných vzorků byla dále sledována genotoxicita pomocí SOS chromotestu. Jako nevhodnější částice pro enkapsulaci připravených extraktů byly vyhodnoceny klasické liposomy a liposomy s 20 % přídavkem PHB (PHB20). Připravené částice vykazovaly výbornou stabilitu a vysokou enkapsulační účinnost. Testy genotoxicity na modelovém organismu E. coli neprokázaly genotoxický vliv vzorků. Jako další možnost stabilizace vybraných aktivních látek byla v práci využita nanovlákna připravená z polymeru PHB pomocí tří technik zvlákňování a dále želatinová vlákna připravená pomocí elektrospinningu. U vláken byl sledován jejich průměr, uniformita, rozložení na kolektoru pomocí SEM a postupné uvolňování aktivních látek ze struktury vláken. Jako nejvhodnější pro další práci byly na základě analýz zvoleny metody forcespinning a elektrospinning. Díky integraci extraktů do nanovláken bylo docíleno postupného uvolňování aktivních látek. V rámci práce byla navržena a vytvořena řada aplikačních forem z připravených materiálů pro využití v potravinářství a kosmetice. Přídavek extraktu ze zelené kávy a karotenogenních kvasinek k základní emulzi vedl ke zvýšení stability a celkově ke zlepšení vlastností oproti emulznímu základu. Využití emulzí s kávovými a kvasinkovými extrakty by bylo vhodné především jako opalovací krémy, při přídavku extraktu ze sinice Spirulina poté jako denní či noční krémy proti vráskám. Energetické nápoje nového typu na bázi kávy s přídavkem enkapsulovaných rostlinných extraktů umožnily postupné uvolňování kofeinu a antioxidantů.
|
|
|
Produkce a charakterizace imunologicky aktivních mikrobiálních beta-glukanů kvasinkami.
Gerspitzerová, Nela ; Šimanský, Samuel (oponent) ; Szotkowski, Martin (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce je zaměřena na studium vlivu různých kultivačních podmínek na produkci biomasy, beta-glukanů, lipidů, karotenoidů a dalších metabolitů u vybraných kmenů karotenogenních kvasinek. Práce je rozdělena na dvě hlavní části, a to část teoretickou a část experimentální. V teoretické části jsou charakterizovány beta-glukany, možnosti jejich zdrojů a využití. Dále jsou zde popsány zvolené rody kvasinek, další jimi produkované metabolity, a nakonec možné metody analýzy těchto látek. V experimentální části je popsán postup kultivace, analýzy a získané výsledky. V rámci prvního experimentu byly zvolené kmeny kvasinek kultivovány na produkčních médiích s různým C/N poměrem, během druhého experimentu byly kvasinky kultivovány při různém obsahu fosforu, a to buď za laboratorní nebo za snížené teploty. Zvoleny byly kmeny Rhodotorula glutinis, Rhodotorula mucilaginosa, Rhodosporidium toruloides, Cystofilobasidium macerans, Sporidiobolus metaroseus a Sporidiobolus pararoseus. Zvyšující se C/N poměr měl obecně pozitivní vliv na produkci lipidů, zato u karotenoidů působil opačným způsobem, na množství beta-glukanů neměl jednoznačný vliv. Bylo zjištěno, že snížení kultivační teploty má výrazně negativní efekt na produkci všech sledovaných metabolitů. Zvýšený obsah fosforu v produkčních médiích u většiny kmenů pozitivně ovlivnil produkci biomasy a zastoupení beta-glukanů, naopak největších hodnot obsahu karotenoidů bylo dosaženo při nižší koncentraci fosforu. Na množství a zastoupení lipidů neměl obsah fosforu téměř žádný vliv. Nejvyšší zastoupení beta-glukanů v biomase bylo zjištěno u kmene C. macerans, jejich největší produkce dosáhl kmen R. toruloides. Pro akumulaci lipidů v biomase byl nejvhodnější kmen S. metaroseus. Nejvyšší množství celkových karotenoidů bylo dosaženo u kmene R. mucilaginosa.
|
|
|
Charakterizace proteomu Rhodosporidium toruloides pomocí LC-MS/MS
Bruštík, David ; Szotkowski, Martin (oponent) ; Zdráhal, Zbyněk (vedoucí práce)
Charakterizace rozdílně regulovaných proteinů je zásadní pro identifikaci metabolických drah a jejich pochopení v souvislosti s tvorbou významných produktů vybraného kmene kvasinek. Tato diplomová práce je zaměřena na analýzu proteomu kvasinek Rhodosporidium toruloides kultivovaných za různých podmínek. V teoretické části je popsán metabolismus zmíněných kvasinek s charakteristikou významných metabolitů. Další část rešerše je zaměřena na proteomické přístupy a bottom-up proteomiku od přípravy vzorku až po stanovení hmotnostní spektrometrií. Experimentální část se zabývá kultivací kvasinek při různých C/N poměrech, dále izolací a stanovením proteinů využitím metody FASP zahrnující proteolytické štěpení trypsinem, LC-MS/MS analýzou a databázovým vyhledáváním.
|
|
|
Biotechnologická valorizace vybraných potravinářských odpadů pomocí kvasinek
Majdloch, Robert ; Bendová, Agáta (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá biotechnologickou valorizací odpadních substrátů, a to odpadního tuku, syrovátky a peří za pomocí karotenogenních kvasinek. Odpadní substráty slouží jako alternativní zdroje živin pro následné kultivace, díky tomu dochází k jejich utilizaci a následné produkci karotenoidů, ergosterolu, koenzymu Q a lipidů. Teoretická část obsahuje informace o vybraných kmenech karotenogenních kvasinek, jako jsou fyziologické a růstové vlastnosti. Popsány jsou jejich metabolické procesy společně s produkovanými látkami. Též jsou zmíněny příslušné analytické metody pro stanovení metabolických látek. Experimentální část se věnovala řešením baňkových a fermentorových kultivací čtyř vybraných kmenů (Rhodotorula kratochvilovae, Rhodotorula mucilaginosa, Cystofilobasidium macerans a Sporidiobolus pararoseus) na glukóze, glycerolu a odpadních substrátech při různých C/N poměrech (13, 25, 50 a 100). Dále byly jednotlivě popsány postupy zpracování odpadních substrátů, postupy řešící izolaci a stanovení vybraných karotenoidních látek, které byly analyzovány na HPLC/DAD. Obsah a procentuální zastoupení lipidů bylo stanoveno na GC/FID. Ve výsledcích baňkových a fermentorových kultivací vykazovaly kmeny rozdílné produkce u jednotlivých C/N poměrů. Pro nejlepší produkci karotenoidů a ergosterolu byl vybrán kmen Rhodotorula mucilaginosa. Nejvyšší nárůsty biomasy byly dosaženy u Rhodotorula kratochvilovae. Produkce lipidů byla nejvyšší u kmene Sporidiobolus pararoseus.
|
|
|
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.
|
|
|
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.
|
|
|
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.
|
host ::
RSS.