|
|
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.
|
|
|
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.
|
|
|
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.
|
|
|
Optimalizace kultivace karotenogenních kvasinek na směsných odpadních substrátech
Holub, Jiří ; Mikulíková, Renata (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
V rámci diplomové práce je řešena problematika kultivací vybraných druhů karotenogenních kvasinek na odpadních produktech potravinářského průmyslu za pomoci laboratorního bioreaktoru. Buňky karotenogenních kvasinek produkují v průběhu kultivace velmi hodnotné metabolity nacházející se převážně v lipidické části buněk. Konkrétně jde o karotenoidy, ergosterol, koenzym Q a mastné kyseliny. Práce je rozdělena na dvě hlavní části, teoretickou část, a praktickou část. V teoretické části jsou popsány jednotlivé druhy kvasinek, typy odpadních substrátů, zkoumané metabolity a metody jejich analýzy. V experimentální části je řešeno zpracování odpadních produktů potravinářského průmyslu, konkrétně živočišného tuku, syrovátky a kávové sedliny do podoby využitelných substrátů pro kultivaci kvasinek. Dále je řešena problematika kultivace se zaměřením na zisk sledovaných metabolitů a jejich analýza pomocí HPLC/PDA a GC/FID. Při práci byly využity kvasinkové rody Rhodotorula mucilaginosa (CCY 19-4-6), Rhodotorula kratochvilae (CCY 20-2-26), Rhodosporidium toruloides (CCY 062-002-001), Sporidiobolus pararoseus (CCY 19-9-6) a Cystofilobasidium macerans (CCY 10-1-2). Jako jeden z nejlepších kmenů byl vyhodnocen Sporidiobolus pararoseus (CCY 19-9-6), který dosahoval velmi vysokých produkcí karotenoidů, koenzymu Q a ergosterolu.
|
|
|
Evoluční ekologie rodu Geosmithia
Veselská, Tereza ; Kolařík, Miroslav (vedoucí práce) ; Gryndler, Milan (oponent)
6 Abstrakt Rod Geosmithia Pitt (Ascomycota: Hypocreales) patří mezi houby žijící v symbiose s podkorním hmyzem. Původní asociací rodu je vazba na floémofágní kůrovce (Coleoptera: Scolytinae). Sběry z celého světa nasvědčují silné vazbě na vektor (podkorní hmyz), kdy spektrum hostitelských rostlin druhů Geosmithia odpovídá šířce niky vektoru. V rodě nalezneme speciality na čeleď Pinaceae, ale i generalisty s širokým spektrem hostitelských rostlin, především listnatých dřevin. U druhu G. morbida došlo k přechodu od saprotrofního způsobu života k patogennímu. Tento druh způsobuje úhyn ořešáků Junglans nigra v USA. Vlastnosti, které tomuto druhu patogenezi umožňují, nejsou zatím známy. Jinou odvozenou strategií, ke které došlo nejméně dvakrát nezávisle na sobě, je asociace s ambrosiovými brouky. Ambrosioví brouci vytvářejí požerek v xylému chudém na živiny, kde si pěstují svou asociovanou houbu, na které jsou nutričně zcela závislí. Jedná se tedy o přechod z fakultativní na obligátní asociaci na vektor. Ambrosiové houby sdílí konvergentní fenotyp, který vede k tvorbě velkých terminálních konidií a ke schopnosti kvasinkového růstu. Ve své diplomové práci se zabývám studiem znaků, které jsou důležité pro jednotlivé ekologické skupiny: specialisty na Pinaceae, patogena, ambrosiové houby a generalisty. Jelikož se...
|
|
|
Enzymové aktivity a molekulární charakterizace hub v tlejícím dřevu
KONAROVSKÁ, Kristýna
Tlející dřevo je nezbytnou součástí lesního ekosystému. Hraje důležitou roli z hlediska koloběhu uhlíku a živin, obnovy lesa a uchování jeho biodiverzity. Dřevní hmota představuje dobře odolný a obtížně rozložitelný materiál. Některé houby mají díky produkci extracelulárních enzymů výborné možnosti lignocelulózu degradovat. Právě těmto enzymům a charakterizaci jejich houbových producentů v tlejícím dřevu se zabývá předkládaná bakalářská práce. Cílem je popsat faktory, které ovlivňují složení a funkci společenstva hub v mrtvém dřevu. U vzorků odebraných z větví a kmenů dvou rozdílných druhů stromů, jedlí a buků, bylo s využitím chemického markeru ergosterolu popsáno množství biomasy hub a zastoupení jednotlivých druhů hub bylo popsáno na základě jejich molekulární charakteristiky. Dále byly analyzovány aktivity enzymů, které dřevo rozkládají. Hlavní zkoumanou proměnnou byl původ vzorku, tj. že vzorky byly odebrány z jiných druhů dřevin (jedle stříbrná a buk evropský) a že pocházeli buď z větví, nebo z kmenů. Díky tomu bylo možné vzorky seřadit do čtyř skupin a porovnávat rozdíly mezi nimi. Zkoumaným objektem se tedy staly vzorky z jedlových větví (FWD-T), vzorky z bukových jedlí (FWD-B) vzorky z jedlových kmenů (CWD-T) a vzorky z bukových kmenů (CWD-B). Analýzy potvrdily vyšší potenciální aktivitu enzymů u vzorků odebraných z větví a to zejména u endocelulázy, exocelulázy, endoxylanázy, N-acetylglukosaminidázy a glukosidázy. Vzorky větví měly také signifikantně vyšší pH. Analýza specifického markeru ergosterolu potvrdila více houbové biomasy u vzorků větví nežli u vzorků kmenů. Dále na úrovni houbových kmenů nebyla prokázána preference Ascomycet či Basidiomycet pro druh stromu či pro kmeny, nebo větve. Vyšší hodnoty aktivity enzymů společně s houbovou biomasou a nižším pH dokládají více produkovaných houbových enzymů ve větvích v porovnání s kmeny. Houby zde silně ovlivňují substrát díky svému aktivnímu metabolizmu. Vyšší hodnoty biomasy souvisí s rychlejší kolonizací větví houbami, která je zapříčiněna větším rozdílem průměru povrchu vůči objemu. Kolonizace větví je na rozdíl od kmenů pro houby rychlejší a snadnější. Větve ve výsledku podléhají rychlejšímu rozkladu.
|
|
|
Stanovení ergosterolu v pivovarských surovinách
Matyáš, Martin ; Ing.Pavla Kožušníková, Ph.D. (oponent) ; Benešová, Karolína (vedoucí práce)
Předložená bakalářská práce je zaměřena na stanovení obsahu ergosterolu v ječmeni a ve sladu. V teoretické části je zpracován výskyt ergosterolu v ječmeni a sladu, cíle jeho stanovení, podrobný přehled dříve použitých způsobů extrakce ze vzorků ječmene a sladu i jiných biologických materiálů a metody stanovení. Praktická část je věnovaná optimalizaci extrakce a stanovení ergosterolu metodou vysokoúčinné kapalinové chromatografie s použitím detekce diodovým polem (HPLC – DAD).
|
|
| |
|
| |
|
| |
host ::
RSS.