|
|
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.
|
|
|
Aplikace vybraných odpadů potravinářského průmyslu v biotechnologii karotenogenních kvasinek se zaměřením na optimalizaci výtěžnostních koeficientů.
Obračaj, Jan ; Němcová, Andrea (oponent) ; Szotkowski, Martin (vedoucí práce)
Tato diplomová práce je zaměřena na problematiku kultivace vybraných karotenogenních kvasinek na průmyslových odpadních substrátech. Tyto mikroorganismy produkují významné metabolity s využitím v mnoha průmyslových odvětvích, mezi něž patří v první řadě farmaceutický a potravinářský průmysl. V rámci tohoto experimentu bylo nutné především zmapovat růst těchto mikroorganismů na různých alkoholech a na dalších složkách těchto odpadních substrátů. Následně byly porovnány výtěžnostní koeficienty a množství produkovaných metabolitů v rámci různých kmenů a použitého zdroje nutrientů. V teoretické části práce jsou popsány použité kmeny kvasinek, studované metabolity a jejich metody extrakce a analýzy. Mezi studované metabolity patří karotenoidní barviva, ubichinon, ergosterol, mikrobiální lipidy a -glukany. Experimentální část obsahuje seznam použitého vybavení, laboratorní techniky, laboratorní a analytické metody, chemikálie a seznam použitých kmenů mikroorganismů. Výsledková část pak porovnává množství produkovaných metabolitů v rámci použitého kmene a použitého substrátu pro kultivaci, která probíhala jak v malém měřítku, tak ve větším, ve fermentorech. Výsledky této práce mohou poskytnout cenné informace, které by mohly být aplikovány do průmyslové biotechnologie karotenogenních kvasinek a snížit jejich ekonomickou náročnost a zároveň pomoci při ekologické likvidaci vybraných průmyslových odpadů.
|
|
|
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.
|
|
|
Biotechnologická produkce PHA z odpadních substrátů
Krejčiřík, Roman ; Hrabalová, Vendula (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Předložená bakalářská práce se zabývá studiem produkce polyhydroxyalkanoátů za použití extraktu z vinných matolin. Cílem práce bylo zjistit, zda lze využít extrakt z vinných matolin jako substrát pro produkci polyhydroxyalkanoátů (PHA). Na přípravu extraktů byly použity matoliny z odrůd Veltlínské červené rané, Müller Thurgau, Pálava, Sauvignon, Rulandské bílé, Frankovka (růžové víno) a Frankovka (červené víno). Pro tento výzkum byly vybrány termofilní bakterie Schlegelella thermodepolymerans, Caldimonas meghalayensis, Tepidimonas taiwanensis a přírodní izolát s označením 34, ze kterých byl následně vybrán nejlepší PHA producent. Nejlepší přeměnu zbytkových cukrů na PHA prokázala bakterie T. taiwanensis, která poté byla použita na všechny následné kultivace. Nejvyšších koncentrací vyprodukovaného PHA při použití neředěných vzorků bylo dosaženo na extraktech z odrůd Sauvignon a Rulandské bílé. U ostatních extraktů patrně došlo k inhibici látkami obsaženými v extraktu. Za účelem optimalizace bylo provedeno zředění matolinového extraktu s vodou. Nejvyšších koncentrací PHA při použití zředěných extraktů bylo dosaženo u extraktu z odrůd Frankovka (růžové víno) a Frankovka (červené víno).
|
|
|
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.
|
|
|
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.
|
|
|
Bioprodukce, charakterizace a aplikace vybraných biopolymerů
Benešová, Pavla ; Pekař, Miloslav (oponent) ; Čertík, Milan (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Předložená dizertační práce je zaměřena na mikrobiální produkci biopolymerů s využitím obnovitelných zdrojů, jako zdroje uhlíku a dusíku. Mikrobiálně byly produkovány polysacharidy a polyestery. S využitím především odpadních substrátů byl produkován pullulan a polymer kyseliny jablečné jako extracelulární metabolity polymorfního mikroorganismu Aureobasidium pullulans. Další část práce je věnována biotechnologické produkci bakteriálních plastů polyhydroxyakanoátů (PHA), které jsou bakteriemi produkovány ve formě intracelulárních granulí. Produkce biodegradabilních PHA je zaměřena jak na produkci poly(3-hydroxybutyrátu), tak také na biosyntézu technologicky významného kopolymeru poly(3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyvalerátu), s důrazem na možnost využití odpadních substrátů v rámci konceptu biorafinerie. Do konceptu biorafinerie zapadá zejména využití kávové sedliny pro produkci PHA. Hydrolyzát kávové sedliny byl využit jako substrát pro Burlkholderia cepacia, akumulován byl P(3HB-co-3HV) bez nutnosti přídavku prekurzoru. Další kávový odpad představoval olej extrahovaný z kávové sedliny, který byl taktéž využit pro produkci PHA bakterií Cupriavidus necator. Optimalizován byl proces hydrolýzy odpadních materiálů, které byly využity pro produkci biopolymerů, s důrazem na finální obsah sacharidů a polyfenolů. Odpadní materiály nebyly využity pouze jako zdroje uhlíku, ale také jako komplexní zdroj dusíku. Hydrolyzáty syrovátky a kuřecího peří byly použity, jako komplexní zdroj dusíku pro produkci PHA C. necator, pro kultivaci byl jako zdroj uhlíku využit odpadní fritovací olej. V rámci předložené dizertační práce byla snaha využít zejména PHA pro přípravu různých aplikačních forem. Připraveny byly lipozomy s přídavkem PHB a odpadním kávovým olejem, které vykazovaly antioxidační a antimikrobiální efekt. Nano(mikro)vlákenné materiály z PHB byly připraveny za účelem filtrace mikrobiálních suspenzí. Pro zlepšení filtračních schopností byly připraveny kompozitní PHB vlákenné materiály s přídavkem aktivního uhlí a oxidů kovů. Součástí této práce je také studium degradace polyhydroxyalkanoátů, kdy byla studována produkce PHA depolymeráz u vybraných mikroorganismů. Testována byla také biodegradabilita různých PHA forem standardním kompostovacím testem IS/ISO 20200. Tento test byl také použit pro studium mechanických vlastností polyuretanu s parciálním obsahem PHB v závislosti na délce působení kompostovacích podmínek.
|
|
|
Production of Selected Microbial Metabolites and Energy Using Different Waste Materials
Petrik, Siniša ; Rychtera, Mojmír (oponent) ; Němec, Miroslav (oponent) ; Pekař, Miloslav (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Wide spectrum of different options available for the treatment and management of waste substrates can be used. Variety of methods and technologies available to carry out material and energy recovery originates a number of “recovery paths”. One of the solutions for recovering some waste materials lies in white (or industrial) biotechnology, which involves metabolic activities of a wide range of different microorganisms and their specific biological conversion. In this work several waste materials (mainly obtained from agro-industry) were used in a comparative screening study to evaluate their potential recovery to a valuable metabolites or energy by various microorganisms applied under specific conditions and circumstances. Presented study was focused on a comparison of growth and production properties of several red yeast strains of the genus Rhodotorula, Sporobolomyces and Cystofilobasidium, when cultivated on glycerol media (technical and waste glycerol), on wheat straw media and residues gained after hydrothermal pretreatment and on media enriched with whey. All tested red yeast strains were able to utilize glycerol as the only carbon source. The biomass production, when cultivated on pure technical glycerol, are less or more equal with control (about 7 - 10 gl-1) while in waste glycerolis even higher (10.9 - 14.5 gl-1).Production of carotenoids and ergosterol was better in glucose medium than in medium with glycerol only. All tested red yeast strains were able to produce also neutral lipids, in range of 11–15 % except C.capitatum, which produced more than 22 % of neutral lipids. Further waste products - both fraction after hydrothermal wheat pretreatment process (filter cake and hydrolysate) and untreated wheat straw were utilized for red yeast cultivation. Wheat straw (as well as pretreated materials) has proved to be promise substrate with a bigger potential for biomass and metabolite production, especially in S. roseus strain. Whey, as a surplus product from dairy, can be effectively utilized by synergic activities of carotenogenic yeasts and lactic acid bacteria. Co-cultivation process could lead to overproduction of pigments and ergosterol and, therefore, obtained biomass (enriched also with L. casei bacteria) will increase overall quality. In this thesis, the operating microbe which shall be involved in the process of energy recovery represents a mixture of bacteria obtained from the waste water plant. Those microbes played main role in Microbial Fuel Cell (MFC), producing electrical energy and cleaning waste water at once. Electricity is being generated in a direct way from organic matter and can be used for operation of the waste treatment plant, or sold to the energy market.
|
|
|
Využití odpadních surovin k produkci obohacené kvasinkové biomasy
Starečková, Terezie ; Demnerová, Kateřina (oponent) ; Vávrová, Milada (oponent) ; doc.PharmDr.Petr Babula, Ph.D. (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Kvasinky jsou stejně jako ostatní organismy neustále vystavovány vlivům okolního prostředí. Jejich přežití závisí na dovednosti přizpůsobit se environmentálním změnám včetně schopnosti využívat různé alternativní zdroje živin. V předložené disertační práci byly karotenogenní kvasinky patřící mezi rody Rhodotorula, Sporobolomyces a Cystofilobasidium testovány z hlediska využitelnosti vybraných odpadních substrátů a rovněž podrobeny souběžně účinkům několika typů exogenního stresu a mutacím za účelem zvýšení produkce mikrobiální biomasy obohacené specifickými metabolity. Jako alternativní nutriční zdroje pocházející z odpadních substrátů ze zemědělské a hospodářské výroby byly testovány jablečné slupky, vláknina, kukuřičné klíčky a další. Kvasinky byly dále vystaveny působení osmotického, oxidačního a kombinovaného stresu (přídavky NaCl a H2O2 o různých koncentracích do kultivačních médií), dále iontů kovů selenu a chromu v koncentracích 0,01 mM, 0,1 mM a 1 mM. Testoval se také vliv mutagenu ethylesteru kyseliny metansulfonové. Při provedených experimentech se sledovala schopnost adaptace buněk, morfologické změny, zabarvení médií produkovanými pigmenty, tvorba některých významných kvasinkových metabolitů a změny ve fragmentaci chromozomální DNA. Za účelem vyhodnocení potenciálních změn v kvasinkovém genomu po působení mutagenu a stresových faktorů se optimalizovaly metody izolace intaktní chromozomální DNA a následná analýza pulsní gelovou elektroforézou. Množství produkovaných metabolitů se analyzovalo zejména pomocí RP-HPLC s UV/VIS a MS detekcí. V práci bylo prokázáno, že většina kmenů je schopna využívat studované odpadní substráty a produkovat na nich vybrané cílové metabolity. Biomasa se např. u R. aurantiaca na jablečné vláknině pohybovala kolem 7 g/l a u C. capitatum při kultivaci na neupravené syrovátce dosahovala 9 g/l. Vyprodukované množství karotenoidů činilo u R. aurantiaca při kultivacích na pšeničné kaši a kukuřičných klíčcích s enzymatickou hydrolýzou F. solani 1,01 mg/g, u S. roseus na těstovinách až 4,3 mg/g. Hodnoty syntézy ergosterolu se u R. aurantiaca pohybovaly na jablečných slupkách kolem 4,8 mg/g, u S. roseus při kultivaci na těstovinách s enzymatickou hydrolýzou P. chrysosporium 8,9 mg/g. Nejvhodnějším substrátem pro produkci biomasy a indukci karotenoidů jsou odpady obsahující směs jednodušších a složených sacharidů obohacená o přídavek dusíkatých látek. Potenciální cytotoxický účinek stresových faktorů o nízkých koncentracích nebyl prokázán. Genom karotenogenních kvasinek se podařilo rozdělit optimalizovanou metodou PFGE, karyotypy jednotlivých zástupců obsahují 11 a více chromosomů s viditelnými odlišnostmi mezi jednotlivými druhy i rody. V rámci zahraniční stáže se testovala schopnost rekombinantní kvasinky S. cerevisiae přeměňovat xylózu na xylitol, čímž by se dosáhlo zvýšení produkce bioethanolu jakožto náhradního zdroje paliv. Ukázalo se, že jak využitím ligninocelulózových materiálů k produkci biolihu, tak i různých odpadních substrátů k mikrobiální syntéze karotenoidů by vedlo ke snížení průmyslových výrobních nákladů na produkci kvasinkových metabolitů, jakož i ke snížení negativní zátěže na životní prostředí.
|
host ::
RSS.