|
|
Kultivace karotenogenních kvasinek v přítomnosti biologického stresu indukovaným vybranými kmeny autotrofních mikrořas
Sikorová, Pavlína ; Byrtusová, Dana (oponent) ; Szotkowski, Martin (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývala především biologickým a nutričním stresem v kultivacích karotenogenních kvasinek a zelených mikrořas. Byl sledován nárust biomasy v závislosti na kultivačním prostředí, produkce metabolitů (převážně karotenoidů a chlorofylů) a také produkce lipidů a lipofilních látek. Všechny typy těchto stresů se snažily vést ke zvýšení produkce jak biomasy, tak i sledovaných metabolitů. Teoretická část je zaměřena na popis jednotlivých mikroorganismů, popis produkovaných metabolitů a jejich stručnou biosyntézou. Jsou představeny a podrobněji popsány jednotlivé typy kultivačních stresů. V této části jsou také uvedeny jednotlivé metody určené pro kvantitativní i kvalitativní analýzu sledovaných metabolitů. Experimentální část je zaměřena na studium produkce biomasy, karotenoidů, chlorofylů, koenzymu Q, sterolů a lipidických látek. Biologický stres byl indukován kokultivací řasy a kvasinky v rámci jednoho média. V případě nutričního stresu se jednalo o kultivace, kdy bylo médium navýšeno o určité množství konkrétních makroprvků, anebo byl do média přidán odpadní olej. Studovanými kvasinkami byly Rhodosporidium toruloides, Rhodotorula kratochvilovae a Sporobolomyces pararoseus. Zástupce mikrořas tvořili Desmodesmus acutus, Desmodesmus armatus, Scenedesmus obliquus, Desmodesmus velitaris, Desmodesmus communis, Coccomyxa sp. Chlamydomonas reinhardtii a Chlorella minutissima. Obecně nejúspěšnější kokultivační multikultivátorové experimenty jsou ty s kvasinkou R. kratochvilovae. V případě kultivací na odpadních olejích, byly nejlepšími producenty biomasy a metabolitů kokultivační experimenty s kvasinkou R. toruloides. U mikrořasových experimentů bylo zjištěno, že nutriční stres v podobě přidaného glycerolu do média mělo inhibiční vliv na růst i metabolismus mikrořas.
|
|
|
Produkce vybraných kvasinkových metabolitů využitelných do potravinových doplňků
Němcová, Andrea ; Čertík, Milan (oponent) ; Vávrová, Milada (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Karotenoidy sú prirodzene sa vyskytujúce pigmenty rastlín, ktoré sú tiež produkované mnohými baktériami a hubami. Predstavujú jednu z najviac rozšírených skupín prírodných antioxidantov s významnými biologickými účinkami a mnohými priemyselnými aplikáciami. V tomto smere je zvýšený záujem o karotenoidy ako prirodzené antioxidanty, ktoré majú mimo iné schopnosť znižovať prejavy chronických ochorení, patologických stavov u ľudí a celkovo spomaľujú proces stárnutia. Používajú sa prevažne v potravinárskom priemysle, ale hojne sú využívané aj v chemickom, farmaceutickom či kozmetickom priemysle. Jednou z možností získavania týchto látok je využívanie potenciálu červených kvasiniek, ktoré sú schopné prevádzať rôzne substráty v karoténové pigmenty. V predloženej práci boli testované kvasinky patriace do rodov Rhodotorula, Sporobolomyces a Cystofilobasidium z hľadiska využívania vybraných odpadových substrátov. Boli tiež podrobené náhodnej mutagenéze za účelom zvýšenia produkcie biomasy a špecifických metabolitov – karotenoidov a iných lipidických látok. Ako alternatívne nutričné zdroje boli testované odpadové substráty z poľnohospodárskej a potravinárskej výroby (repka, ryža, pšeničné otruby, jablčná vláknina, cestoviny a lignocelulózové materiály). V niektorých produkčných médiách boli odpadové materiály hydrolyzované extracelulárnymi hydrolytickými enzýmami alebo komerčnými enzýmami za cieľom rozloženia komplexných sacharidických substrátov na jednoduché cukry utilizovateľné kvasinkami. Všetky testované kvasinkové kmene boli schopné využívať tieto odpadové materiály ako jediný zdroj uhlíka a zároveň produkovať pigmenty a obohatenú biomasu. V tejto práci bola študovaná charakterizácia karotenogénnych kvasiniek využitím molekulárnych techník. K tomuto účelu boli amplifikované medzidruhové konzervované sekvencie genómovej DNA, špeciálne oblasti rDNA D1/D2 ribozomálnej podjednotky a úseky ITS1 a 5,8-ITS2 rDNA. Tieto sekvencie boli podrobené analýze pomocou metódy DGGE k porovnaniu odlišností medzi jednotlivými karotenogénnymi kvasinkami. Technika izolácie intaktnej DNA bola optimalizovaná pre karyotypovú charakterizáciu kvasiniek metódou pulznej elektroforézy (PFGE). Jednotlivé karyotypy testovaných kvasiniek obsahovali viditeľné odlišnosti medzi kvasinkovými druhmi a rodmi.
|
|
|
Možnosti produkce pigmentů kvasinkami
Gonová, Dominika ; Hlaváček, Viliam (oponent) ; Němcová, Andrea (vedoucí práce)
Karotenoidy sú prirodzene sa vyskytujúce pigmenty syntetizované kvasinkami, baktériami, vláknitými hubami i rastlinami. V posledných rokoch vzrastá záujem o štúdium týchto pigmentov a ich mikrobiologickú produkciu najmä vďaka významným biologickým účinkom pripisovaným práve karotenoidom. Táto bakalárska práca je koncipovaná ako porovnávacia štúdia šiestich karotenogenných kvasiniek, a to dvoch kmeňov druhu Rhodotorula glutinis, Rhodotorula mucilaginosa, Sporobolomyces roseus, Sporobolomyces metaroseus a Sporobolomyces pararoseus. Ich kultivácia prebiehala na rôznych živných médiách, kde bol aplikovaný oxidačný stres v podobe peroxidu vodíka a tiež bol použitý odpadný materiál – vaječné cestoviny ako nutričný zdroj. Všetky študované kmene boli schopné využívať odpadný substrát ako zdroj živín, pričom u rodu Sporobolomyces boli na takomto médiu zaznamenané zvýšené produkcie sledovaných metabolitov. Pôsobením oxidačného stresu sa u väčšiny študovaných kvasiniek prejavili nadprodukcie karotenoidov i sprievodných lipidických látok. Kvasinka Sporobolomyces roseus CCY 19-6-4 sa pri kultivácii na cestovinovom médiu síce vyznačovala najvyššou produkciou karotenoidov (1923,78 µg/g -karoténu), ale na druhej strane sa u nej prejavil výrazný pokles biomasy. Ako potencionálne najlepší producent biomasy (9,85 g/l) i karotenoidov (780,24 µg/g -karoténu) sa ukázala kvasinka Rhodotorula glutinis CCY 20-2-26. Medzi prírodné pigmenty patrí aj pulcherimín syntetizovaný najmä kvasinkami, ale aj niektorými sporotvornými baktériami. V poslednej dobe sa intenzívne študuje jeho antagonistický efekt, ktorý vykazuje voči viacerým mikroorganizmom, čo sa javí ako veľmi významné z hľadiska biologickej kontroly. Druhá časť práce je venovaná práve štúdiu regulácie produkcie pulcherimínu a jeho antimikrobiálnej aktivite. Ako kvasinky produkujúce tento pigment boli použité kmene Metschnikowia pulcherrima 145, Metschnikowia pulcherrima 147, Mestchnikowia pulcherrima 149 a Metschnikowia andauensis 129, ktoré boli kultivované na rozličných živných médiách obsahujúcich rôzne koncentrácie iónov kovov a tiež peroxid vodíka ako exogénny stres. V rámci štúdia antagonistického efektu pulcherimínu boli ako testované mikroorganizmy využité grampozitívna baktéria Lactobacillus sakei, gramnegatívna baktéria Escherichia coli, ďalej kvasinka Candida glabrata a vláknitá pleseň Phanrochaete chrysosporium. Všetky kvasinky rodu Metschnikowia boli schopné produkcie pulcherimínu, a teda aj antagonistického efektu, iba v médiách obohatených o železité ióny, pričom intenzita sfarbenia bola priamo úmerná práve koncentrácii železa. Antimikrobiálna aktivita pulcherimínu sa neprejavila iba voči baktérií Escherichia coli.
|
|
|
Use of some molecular techniques to metabolic characterization of industrially significant yeasts
Kostovová, Iveta ; Brázda, Václav (oponent) ; Kráčmar, Stanislav (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Carotenoids, ergosterol and fatty acids are valuable compounds used in food, feed and cosmetic industries. Since their conventional sources depend on weather conditions, season, geographical location, and availability of agricultural land, it is necessary to increase its availability for constantly increasing demand. Microbial production of aforementioned compounds exploiting carotenogenic yeast is promising due to their extraordinary capability to simultaneously produce carotenoids, ergosterol and fatty acids. Hereby Doctoral Thesis was aimed to provide the molecular and metabolic characterisation of various carotenogenic yeasts and their potential for industrial applications. For this purpose, the first experimental parts are focused in great detail on yeast species R. mucilaginosa and R. toruloides, their production properties and the influence of nutritional stress and different carbon sources, such as xylose and glycerol. Besides the detailed characterization of their production properties, were these strains also characterized by molecular methods, including sequence analysis of ITS1, ITS2 and D1/2 of the ribosomal operon and analysis of mini and microsatellite sequences M13 and GTG5. R. toruloides is known as an excellent producer of fatty acids and because of it, it recently became a target carotenogenic yeast for the development of tools for its genetic manipulation. In this work were successfully prepared genetically modified clones of R.toruloides bearing over-expressed genes for DGA1 (diacylglycerol acyltransferase) and GPD1 (glycerol-3-phosphate dehydrogenase). Their production of fatty acids was not higher in comparison to the original strain. Therefore, the next part was focused on the preparation of overproducing mutant strains prepared by random mutagenesis. The combination of nitrogen limitation and the carotenoid production inhibitor diphenylamine led to the successful selection of carotenoid overproducing robust mutant strains with resistance to diphenylamine. The last part of the thesis deals with the production properties of lesser known carotenogenic yeast species among order Sporidiobolales and Cystofilobasidales in comparison to relatively well studied carotenogeic yeast species represented by R. toruloides and P. rhodozyma. The best fatty acid-producing strains were S. metaroseus CCY19-6-20 and C. macerans CCY 10-01-02. Moreover, the best carotenoid producer, R.mucilaginosa CCY 19-04-06, naturally produced lycopene in amounts representing more than 80 % of total carotenoids.
|
|
|
Biotechnological utilization of cellulose wastes by carotenogenic yeasts
Čarnoká, Daniela ; Sikorová, Pavlína (oponent) ; Szotkowski, Martin (vedoucí práce)
The main objective of the bachelor thesis was to analyze the production of metabolites through the cultivation of selected carotenogenic yeast strains on various waste cellulose substrates. Carotenogenic yeasts are microorganisms capable of utilizing waste cellulose substrates, after suitable chemical pretreatment, as an energy source. Their cultivation leads to the accumulation of biologically active compounds, such as carotenoids, fatty acids, ergosterol, and ubiquinone. The thesis has two main sections: the theoretical part, which encompasses the description of the utilized yeast strains, the produced metabolites, and the waste cellulose substrates, and the experimental part, which details the processing of cellulose waste, yeast cultivation, and the methods employed to determine biomass and metabolite production. The primary waste substrates selected were wood shavings, hemp pellets, and coffee grounds. The study focused on analyzing the production properties of the following yeast strains: Rhodotorula kratochvilae (CCY 20-2-26), Rhodotorula mucilaginosa (CCY 19-4-6) and (CCY 20-9-7), Rhodosporidium toruloides (CCY 062-002-004), Sporidiobolus metaroseus (CCY 19-6-20), Sporidiobolus pararoseus (CCY 19-9-6), and Cystofilobasidium macerans (CCY 10-1-2). The results of the work show that the utilization of cellulose waste as a nutrient source is a possible alternative for the cultivation of carotenogenic yeasts.
|
|
|
Utilization of dairy industry waste for the production of enriched yeast biomass
Laššová, Erika ; Blažková, Jana (oponent) ; Szotkowski, Martin (vedoucí práce)
This bachelor thesis deals with the production of microbial biomass of selected carotenoid yeast strains on the waste product of dairy production - whey. The aim of the work was to cultivate selected carotenoid yeast strains on whey medium with the addition of lactase and protease enzymes. The following yeast strains were studied in this work: Rhodosporidium toruloides, Rhodotorula kratochvilovae, Rhodotorula mucilaginosa, Sporidiobolus metaroseus, Cystophilobasidium macerans. The thesis is divided into two main parts. The theoretical part describes the selected yeast strains and their metabolites, the waste substrate used - whey and its use for cultivation of microorganisms. In addition, there is also briefly described the characteristics of enzymes and chromatographic methods of gas and liquid chromatography. The practical part deals with the cultivation of selected microorganisms on the used waste substrate - whey with the addition of lactase and protease enzymes. The cultured biomass was further analyzed by gas and liquid chromatography to determine the content of fatty acids, carotenoids, ergosterol and ubiquinone.
|
|
|
Biotechnologické zpracování odpadů drůbežářského průmyslu kvasinkami
Ustiuzhanin, Vladimir ; Sniegoňová, Pavlína (oponent) ; Szotkowski, Martin (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce je zaměřena na kultivace vybraných kmenů karotenogenních kvasinek na odpadních substrátech drůbežářského průmyslu. Kvasinky jsou široce významné pro svou schopnost rozkládat složité organické sloučeniny a produkovat různé metabolity včetně mastných kyselin, lipidů a karotenogenních barviv. Pro danou práci byly zvoleny kmeny kvasinek Rhodotorula kratochvilae (CCY 20-2-26), Rhodosporidium toruloides (CCY 62-2-1), Rhodotorula mucilaginosa (CCY 19-4-6), Sporidiobolus salmonicolor (CCY 19-6-4), Sporidiobolus metaroseus (CCY 19-6-20), Sporidiobolus pararoseus (CCY 19-9-6). Práce je strukturována do dvou částí: teoretické a experimentální. Teoretická část zahrnuje informace o využitých rodech kvasinek, popis odpadních substrátů, sledovaných metabolitů a metody analýzy těchto látek. V experimentální části jsou popsány postupy a podmínky kultivace, zpracování biomasy, analýza metabolitů a získané výsledky. Hlavními odpadními substráty byly zvoleny kuřecí tuk a bazicky péřový hydrolyzát. Prostřednictvím série experimentů v laboratorním měřítku byly nejvhodnější kmeny pro produkci sledovaných metabolitů a biomasy na odpadních substrátech: Sporidiobolus pararoseus a Rhodotorula mucilaginosa. Nejvyšší hodnoty zastoupení lipidů v biomase vykazoval kmen Sporidiobolus pararoseus.
|
|
|
Charakterizace biologických účinků extraktů získaných z kvasinek a autotrofních mikroorganismů
Špačková, Dominika ; Bendová, Agáta (oponent) ; Szotkowski, Martin (vedoucí práce)
Karotenogenní kvasinky a mikroskopické autotrofní mikroorganismy jsou v oblasti biotechnologického průmyslu stále více zkoumány, protože jsou schopny produkovat řadu látek se širokým spektrem využití. Mezi tyto látky patří především lipidy a karotenoidy, které nachází uplatnění v potravinářském a farmaceutickém průmyslu. Cílem této bakalářské práce je zjistit, jak se budou tyto mikroorganismy chovat v přítomnosti stresových faktorů, a které z těchto stresů budou mít pozitivní vliv na produkci metabolitů, které lze dále využívat v různých odvětvích průmyslu. V teoretické části je vypracována charakterizace látek produkovaných karotenogenními kvasinkami, sinicemi a mikrořasami, které budou dále zkoumány v experimentální části. Mezi tyto metabolity patří především karotenoidy, což je široká skupina přirozeně se vyskytujících barviv, které mimo jiné vykazují antioxidační a provitamínovou aktivitu. Neméně významné látky produkované těmito organismy jsou lipidy, které jsou součástí buněčných membrán, slouží jako zásobárna energie a látky v lipidech obsažené jsou součástí prekurzorů mnoha hormonů. V buněčných stěnách kvasinek jsou také obsaženy -glukany, přičemž zájem o výzkumu jejich vlivu na imunutu stále roste. Dále jsou zmíněny analytické metody použité ke stanovení těchto látek a v neposlední řadě i stresové faktory a jejich efekty na buňky zmiňovaných organismů. Experimentální část se zabývá vystavením těchto mikroorganismů oxidačnímu stresu a stresu vyvolaného těžkými kovy. Cílem bylo tedy zjistit, jaké koncentrace těchto stresových faktorů jsou pro mikroorganismy smrtelné, a jaké jsou optimální pro zvýšení produkce výše zmíněných látek. Z kmenů kvasinek dosahovaly zvýšené produkce metabolitů kmeny Sporidiobolus pararoseus a Rhodotorula mucilaginosa vlivem selenanových iontů. Naopak kobalt projevil příznivý vliv pouze na akumulaci lipidů v buňkách a -glukanů. Pozitivní vliv selenu se také projevil u kmene Chlorella minutissima a Arthrospira maxima, nicméně nejvyšších změn v produkci metabolitů bylo dosaženo přídavkem optimální koncentrace roztoku indukujícího oxidační stres.
|
|
|
Produkce karotenoidů a dalších metabolitů kvasinkami s využitím vybraných potravinářských odpadů.
Chujanov, Oleg ; Šimanský, Samuel (oponent) ; Szotkowski, Martin (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá problematikou kultivace kvasinek s využitím potravinářských odpadních substrátů v laboratorním meřítku. Karotenogenní kvasinky jsou mikroorganismy schopné spotřebovávat odpadní potravinářské substráty a využívat je jako zdroje organických živin pro růst. Ke zkoumané problematice bylo přistupováno z praktického i teoretického hle-diska. V praktické části byly popsány jednotlivé druhy kvasinek, probírané metabolity a typy odpadních substrátů. Mezi hlavní zvolené substráty patřil kuřecí tuk a kuřecí peří. Během této práce byly využity kvasinkové druhy Rhodotorula kratochvilovae (CCY 20-2-26), Rhodosporidium toruloides (CCY 62-2-4), Cystofilobasidium macerans (CCY 10-1-2), Spo-ridiobolus pararoseus (CCY 19-9-6), Rhodotorula mucilaginosa (CCY 20-9-7), Rhodotorula mucilaginosa (CCY 19-4-25) a Sporidiobolus metaroseus (CCY 19-6-20). Dané kmeny vyka-zovaly dobré vlastnosti při produkci sledovaných metabolitů. Pro produkci sledovaných meta-bolitů na odpadních substrátech byly vybrány kmeny s nejlepšími výsledky, a to jsou Rho-dosporidium toruloides (CCY 62-2-4) a Sporidiobolus metaroseus (CCY 19-6-20).
|
|
|
Kultivace karotenogenních kvasinek v přítomnosti biologického stresu indukovaným vybranými kmeny autotrofních mikrořas
Sikorová, Pavlína ; Byrtusová, Dana (oponent) ; Szotkowski, Martin (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývala především biologickým a nutričním stresem v kultivacích karotenogenních kvasinek a zelených mikrořas. Byl sledován nárust biomasy v závislosti na kultivačním prostředí, produkce metabolitů (převážně karotenoidů a chlorofylů) a také produkce lipidů a lipofilních látek. Všechny typy těchto stresů se snažily vést ke zvýšení produkce jak biomasy, tak i sledovaných metabolitů. Teoretická část je zaměřena na popis jednotlivých mikroorganismů, popis produkovaných metabolitů a jejich stručnou biosyntézou. Jsou představeny a podrobněji popsány jednotlivé typy kultivačních stresů. V této části jsou také uvedeny jednotlivé metody určené pro kvantitativní i kvalitativní analýzu sledovaných metabolitů. Experimentální část je zaměřena na studium produkce biomasy, karotenoidů, chlorofylů, koenzymu Q, sterolů a lipidických látek. Biologický stres byl indukován kokultivací řasy a kvasinky v rámci jednoho média. V případě nutričního stresu se jednalo o kultivace, kdy bylo médium navýšeno o určité množství konkrétních makroprvků, anebo byl do média přidán odpadní olej. Studovanými kvasinkami byly Rhodosporidium toruloides, Rhodotorula kratochvilovae a Sporobolomyces pararoseus. Zástupce mikrořas tvořili Desmodesmus acutus, Desmodesmus armatus, Scenedesmus obliquus, Desmodesmus velitaris, Desmodesmus communis, Coccomyxa sp. Chlamydomonas reinhardtii a Chlorella minutissima. Obecně nejúspěšnější kokultivační multikultivátorové experimenty jsou ty s kvasinkou R. kratochvilovae. V případě kultivací na odpadních olejích, byly nejlepšími producenty biomasy a metabolitů kokultivační experimenty s kvasinkou R. toruloides. U mikrořasových experimentů bylo zjištěno, že nutriční stres v podobě přidaného glycerolu do média mělo inhibiční vliv na růst i metabolismus mikrořas.
|
host ::
RSS.