|
|
PŘÍPRAVA A CHARAKTERIZACE NANOČÁSTIC A NANOVLÁKEN NA BÁZI BIOPOLYMERŮ A JEJICH VYUŽITÍ V POTRAVINÁŘSTVÍ A KOSMETICE
Kundrát, Vojtěch ; Vilčáková, Jarmila (oponent) ; Kráčmar, Stanislav (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Předložená disertační práce se zabývá polymerem polyhydroxybutyrátem a dalšími biopolymery jakožto základním stavebním kamenem pro výstavbu mikro a nanoskopických struktur a materiálů použitelných v potravinářství a kosmetice. V rámci práce byla vypracována literární rešerše seznamující čtenáře se základy tohoto aplikačního pole. Experimentální část práce je sestavena ze tří bloků výsledků získaných během doktorského studia. V prvním, hlavním bloku jsou uvedeny komentované publikované výsledky a patentové výstupy, které zahrnují dva publikované recenzované články zabývající se elektrostatickým a mokrým zvlákněním PHB a vlastnostmi připravených materiálů. Patentové výstupy jsou tvořeny několika přijatými a podanými patenty, které shrnují několikaletou práci jednak na metodách zvláknění PHB, ale taktéž na obecných přístupech umožňující zpracovávat PHB v podobě roztoku do podob umožňujících mnohé aplikace v potravinářství a kosmetice. Druhá část je tvořena jedním z praktických výstupů, jímž je patentovaná kompozice ochranného krému proti UV záření založena na připravených nanoskopických a mikroskopických morfologiích PHB. Ve třetím bloku jsou shrnuty další výsledky zaměřené na elektrostatické zvláknění PHB a dalších biopolymerů. V závěru práce je uveden stručný popis projektů souvisejících s tématem disertační práce. Jde o praktické rozvojové práce ve střední Tanzánii a západní Africe, které ale čerpají z vědomostí a kontaktů nabytých během studia na FCH VUT Brno.
|
|
|
Příprava a aplikace částic z kopolymeru P(3HB-co-4HB)
Ostanina, Kseniia ; Sedláček, Petr (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá přípravou částic z kopolymeru poly(3-hydroxybutyrát-co-4-hydroxybutyrát). Postup je založen na rozpuštění kopolymeru v acetonu a jeho následném dávkování do anti-solventů, se kterými je aceton plně mísitelný. Teoretická část se zaměřuje na vlastnosti kopolymeru, jeho produkci a možné využití v medicínských aplikacích. V rámci experimentální části bylo vyzkoušeno kapání do vybraných anti-solventů pomocí stříkačky a pipety nad a pod hladinou kapaliny. Byly zvoleny následující anti-solventy: voda, 50 % roztok acetonu ve vodě, 75 % aceton ve vodě, methanol, 50 % methanol ve vodě, 75 % methanol ve vodě a dimethylsulfoxid (DMSO). Využívaly se tři kopolymery s různým podílem monomerních jednotek (63 %, 87 % a 33 % 4HB), který byl stanoven pomocí plynové chromatografie. Kopolymery byly získány kultivací bakteriálního kmenu Aneurinibacillus sp. H1. Výsledky svědčí o tom, že pomocí metod, popsaných v této práci, lze připravit částice o velikosti přibližně 100-500 nm. Vyrobené částice mohou být následně úspěšně využity v medicínských aplikacích.
|
|
|
Screening biotechnologického potenciálu vybraných zástupců rodu Geobacillus a dalších příbuzných rodů
Kouřilová, Xenie ; Brázda, Václav (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce se zabývá screeningem biotechnologického potenciálu vybraných termofilních zástupců rodu Geobacillus, Saccharococcus a Bacillus, přičemž bakterie z prvních dvou zmíněných rodů pocházely z české a německé sbírky mikroorganismů a bakterie rodu Bacillus byly přírodní izoláty. U zkoumaných kmenů byla zjišťována schopnost utilizace uhlíkatých zdrojů. Dále byla testována produkce biosurfaktantů, extracelulárních hydrolytických enzymů (proteázy, amylázy, lipázy, celulázy a xylanázy), organických kyselin, antimikrobiálních látek a mikrobiálních plastů – polyhydroxyalkanoátů. Bakterie S. thermophilus, G. uzenensis a G. zalihae vykazovaly významnou schopnost produkce biosurfaktantů. Kmeny G. jurassicus, G. uzenensis, G. gargensis a G. lituanicus byly schopny intenzivní produkce všech testovaných technologicky významných enzymů. Nejvyšších antimikrobiálních účinků dosahovaly bakterie G. stearothermophilus a G. thermocatenulatus. Nejvyšší produkce kyseliny octové bylo dosaženo u G. jurassicus a kyseliny mléčné u G. thermodenitrificans. Schopnost produkce polyhydroxyalkanoátů byla na úrovni genotypu prokázána pouze některými kulturami, ovšem na úrovní fenotypu byla odezva negativní. Naopak bakterie rodu Bacillus byly schopny produkovat polyhydroxyalkanoáty, i když za daných podmínek pouze v malé míře. U zbylých zkoumaných metabolitů byla schopnost produkce ve srovnání s rody Geobacillus a Saccharococcus výrazně nižší.
|
|
|
Metody stanovení obsahu polyhydroxyalkanoátů v bakteriálních buňkách
Černayová, Diana ; Enev, Vojtěch (oponent) ; Sedláček, Petr (vedoucí práce)
Táto bakalárska práca sa zaoberá metódami na stanovenie polyhydroxyalkanoátov (PHA) v bunkách baktérie Cupriavidus necator H16. Medzi použité metódy patrí infračervnená spektroskopia s Fourierovou transformáciou (FTIR), Ramanova spektroskopia, turbidimetria a termické analýzy (termogravimetrická analýza a diferenčná skenovacia kalorimetria). Výsledky z metód boli porovnávané s obsahom PHA stanoveného plynovou chromatografiou. Pri infračervenej spektroskopií s Fourierovou transformáciou a Ramanovej spektroskopií sa zistila pozitívna korelácia pomeru charakteristických pásov k obsahu PHA. S použitím FTIR bolo možné okrem kvantitatívneho stanovenia PHA zistiť aj kvalitu vzorky (kryštalickosť /amorfnosť). Ďalej sa použila turbidimetrická analýza, pri ktorej sa sledovala závislosť rozptylu UV-VIS žiarenia na obsahu PHA v bakteriálnych bunkách. Najefektívnejšou technikou sa ukázala byť termogravimetrická analýza. Závislosť úbytku hmotnosti v oblasti spaľovania PHA, na jeho obsahu (zisteného plynovou chromatografiou) bola stanovená s najvyššou koreláciou k plynovej chromatografií. Metóda DSC sa neukázala byť vhodnou alternatívnou náhradou na stanovenie obsahu PHA, ale umožnila stanoviť či sa polymér nachádza v stave kryštalickom, alebo amorfnom.
|
|
|
Dynamic Model for Production of Polyhydroxyalkanoates by Thermophilic Bacterium S. thermodepolymerans
Křápková, Monika ; Šafránek, David (oponent) ; Sedlář, Karel (vedoucí práce)
This master's thesis deals with the reconstruction of a dynamic model for production of polyhydroxyalkanoates (PHA) by thermophilic bacterium Schlegelella thermodepolymerans. The first chapter provides readers with a brief introduction into the systems biology and mathematical graph theory. It is followed by Chapter Two dealing with different approaches in dynamic modelling, including the commonly used tools for dynamic analysis of complex systems. The third chapter then pursues further terms and possibilities regarding the model analysis. The following chapter focuses on metabolomics and the frequently used laboratory techniques and the fifth chapter is then occupied with polyhydroxyalkanoates, especially their chemical structure and properties. In Chapter Six, a general Boolean model for PHA production by thermophilic bacteria is proposed. Chapter Seven then aims at model refinement with focus on S. thermodepolymerans. The final dynamic model is analysed and the results are discussed.
|
|
|
Studium biodegradace polyhydroxyalkanoátů.
Wurstová, Agáta ; Přikryl, Radek (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Diplomová práce je zaměřena na studium biodegradace polyhydroxyalkanoátů, konkrétně polymeru polyhydroxybutyrátu. První část práce se zabývá studiem biodegradace polyhydroxybutyrátu ve formě PHB prášku a PHB fólie pomocí vybraných druhů mikroorganismů z řad bakterií, kvasinek a plísní. Jako zástupce bakterií byl vybrán mikroorganismus Delftia acidovorans, z řad kvasinek Aureobasidium pullulans a ze zástupců plísní Aspergillus fumigatus. Aktivita extracelulární PHB depolymerázy byla analyzována turbidemitrickým měřením suspenze PHB granulí. Zároveň byla stanovena hodnota pH a teplotního optima jednotlivých PHB depolymeráz. Z výsledků vyplývá, že bakterie D. acidovorans dokáže částečně degradovat PHB, naopak kvasinka A. pullulans nedokáže PHB účinně degradovat. Nejvýraznější degradační schopnost vykazovala plíseň A. fumigatus, která PHB kompletně degradovala v rámci daného testu. Extracelulární enzymy exprimované těmito mikroorganismy při kultivaci na PHB jako jediném zdroji uhlíku byly analyzovány pomocí SDS-PAGE. Druhá část práce se zabývá biodegradací PHB ve formě PHB fólie, PHB tvrzené fólie a PHB Nanoul textilie v rámci standardního kompostovacího testu. Polosuchá kultivace podávala pozitivní výsledky, kdy v intervalu od 14. dnů do dvou měsíců byly zcela biodegradovány všechny formy použitých PHB. Co se týče polosuché kultivace, byla touto metodou ještě studována míra biodegradace polyuretanových elastomerů, kde část polyesterového polyolu byla nahrazena PHB (PU-PHB). Testovány byly vzorky obsahující komerční PHB od firmy Sigma a vzorky s PHB připravené na Fakultě chemické VUT v Brně. Jednotlivé vzorky se navíc lišily rozdílnou koncentrací dispergovaného PHB (1 %, 5 % a 10 %) v polyuretanu. Na konci kultivace, která trvala dva měsíce, byly zjišťovány mechanické změny materiálu v tahu, účinnost biodegradace vážkovou analýzou a změna povrchu materiálu analýzou mikroskopickou.
|
|
|
Screening produkce extremozymů u vybraných extrémofilních producentů PHA
Dyagilev, Dmitry ; Obruča, Stanislav (oponent) ; Pernicová, Iva (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá screeningem produkce extraceluárních hydrolytických enzymů u termofilních mikroorganismů rodů Aneurinibacillus, Brevibacillus, Chelatococcus Pseudomonas, Schlegelella, Tepidimonas a Caldimonas. U zkoumaných mikroorganismů byla testována schopnost produkce vybraných enzymů, konkrétně proteáz, lipáz, amyláz, xylanáz, celuláz a pektináz. Takové testování dalo možnost posoudit, u kterých mikroorganismů je možné pozorovat produkci konkrétních enzymů. Na základě výsledků screeningu bylo zjištěno, že Schlegelella aquatica LMG 23380, Tepidimonas fonticaldi LMG 26746 a zkoumané mikroorganismy z rodu Chelatococcus neprojevily schopnost extracelulárně produkovat žádný z testovaných enzymů. U přírodních izolátů Brevibacillus borstelensis LK 99 a Aneurinibacillus thermoaerophilus LK 102 byla detekována pouze schopnost produkce lipolytických enzymů. Jako univerzální producent všech vybraných extremozymů vystupuje izolát Brevibacillus borstelensis Bz. U vybraných producentů bylo provedeno stanovení aktivity enzymů. Bakterie Brevibacillus borstelensis Bz dokázala schopnost produkce všech šesti vybraných hydrolytických enzymů a také má nejvyšší aktivitu lipáz, xylanáz, celuláz a pektináz z testovaných mikroorganismů. Nejvyšší proteolytickou aktivita byla naměřena u bakterie Thermomonas hydrothermalis DSM 14834 při kultivaci na odstředěném sušeném mléce.
|
|
|
Využití pilin jako substrátu pro biotechnologickou produkci PHA
Ladický, Peter ; Sedláček, Petr (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Cieľom práce bolo štúdium vhodnosti hoblín a pilín ako substrátu pre mikrobiálnu produkciu PHA baktériami Burkholderia cepacia a Burkholderia sacchari. V experimentálnej časti práce bol skúmaný najvhodnejší spôsob hydrolýzy hoblín a pilín a vplyv koncentrácie furfuralu a polyfenolov na schopnosť akumulovať PHA. Burkholderia sacchari mala v porovnaní s Burkholderia cepacia vyššiu schopnosť akumulovať PHA. Pri kultivácii Burkholderia sacchari na médium obsahujúce detoxifikovaný hydrolyzát z pilín boli dosiahnuté hodnoty kedy PHB predstavoval 87–89 % celkovej koncentrácie biomasy. Piliny teda predstavujú sľubný substrát na mikrobiálnu produkciu PHA z hľadiska zníženia produkčných nákladov a vysokého obsahu PHB v biomase.
|
|
|
Studium extrakce poly(3-hydroxybutyrátu) z biomasy
Jašek, Vojtěch ; Ing. Jiří Švrček, Ph.D (oponent) ; Figalla, Silvestr (vedoucí práce)
Polyhydroxyalkanoáty jsou skupina biopolymerů vyskytujících se uvnitř buněk mikroorganismů. Na základě jejich zjištěných fyzikálně-chemických vlastností je možné vnímat je jako alternativu běžně používaných materiálů petrochemického původu jako jsou polypropylen a polyethylen. Bakalářská práce se zabývá izolací konkrétního druhu PHA z biomasy a obsahuje experimentální část a literární rešerší týkající se této problematiky. Pojednává o původu a využitelnosti PHA, úskalích jejich biotechnologické produkce a především se zabývá různými možnostmi jejich izolace. Předmětem experimentální části bylo srovnat výsledky extrakce PHA z biomasy pomocí dvou rozpouštědel na esterové bázi. Sledovanými parametry byla molekulová hmotnost polymeru, extrakční schopnost rozpouštědel a jejich odolnost proti hydrolýze. Cílem práce bylo ověřit koncept izolace P3HB pomocí nehalogenovaného bio-rozpouštědla za vhodných podmínek.
|
|
|
Regulovaná produkce polyhydroxyalkanoátů bakterií Ralstonia eutropha s využitím různých typů substrátů
Šnajdar, Ondřej ; Duroňová, Kateřina (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Předložená bakalářská práce se zabývá produkcí polyhydroxyalkanoátů (PHA) bakterií Ralstonia eutropha. Ke snížení nákladů na vstupní surovinu byla studována produkce PHA s využitím různých typů substrátů. V teoretické části byla zpracována literární rešerše zabývající se nejdůležitějšími typy PHA, produkčními kmeny a možností kultivace bakterie Ralstonia eutropha na různých typech nutričních zdrojů. V praktické části byla studována produkce PHA na různých rostlinných olejích, včetně využití odpadních olejů z různých zdrojů (restaurace, domácnosti, potravinářské podniky). Dále byla v těchto olejích studována inkorporace prekurzorů za účelem řízené produkce kopolymerů. Nejvyšších výtěžků poly-3-hydroxybutyrátu (P3HB) bylo dosaženo použitím odpadních olejů. Z ekonomických a ekologických důvodů jsou tyto oleje velmi vhodným substrátem. Při použití odpadního řepkového oleje z menzy o koncentraci 20 g/l bylo v 84. hodině kultivace získáno 13,32 g/l biomasy s obsahem P3HB 58,63%. Při studiu inkorporace prekurzorů bylo nejvyšších výtěžků dosaženo aplikací 1% propanolu ve 24. hodině, kdy došlo k navýšení výtěžku PHA o 97 %. Vniklý PHA obsahoval 91% 3HB a 9 % 3-hydroxyvalerátu.
|
host ::
RSS.