|
|
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.
|
|
|
Metabolická adaptace vybraných kmenů mikrořas na různých zdrojích dusíku
Kodajek, Matěj ; Šimanský, Samuel (oponent) ; Szotkowski, Martin (vedoucí práce)
Mikrořasy a sinice jsou fotosyntetické organismy, které se společně s dalšími mikroorganismy (kvasinky, bakterie) využívají průmyslu, protože produkují řadu zajímavých organických látek. Tato práce se zabývá metabolickou adaptací mikrořas Scenedesmus obliquus, Scenedesmus acutus, Scenedesmus dimorphus, Chlamydomonas reinhardtii, Coccomyxa sp. a sinic Synechococcus nidulans, Arthrospira maxima, Limnospira maxima, Anabaena torulosa, které byly kultivovány na různých zdrojích dusíku. Tyto kmeny jsou popsány v teoretické části včetně metabolitů, které produkují a jejich využitím. V experimentální části jsou popsány všechny chemikálie, pomůcky, přístroje a postupy použité pro kultivaci a analýzu mikroorganismů. Cílem této práce bylo porovnat a zjistit, který zdroj dusíku v médiu BBM nebo SPIRULINA je pro daný kmen nejvhodnější z hlediska produkce celkové biomasy a podílu jednotlivých metabolitů. Jako zdroj dusíku byl použit dusičnan sodný, síran amonný, glycin, močovina a syrovátkový protein. Obsah a složení lipidů v biomase byl stanoven plynovou chromatografií. Obsah ubichinonu, karotenoidů a chlorofylů byl stanoven kapalinovou chromatografií.
|
|
|
Simultánní kokultivace vybraných kmenů karotenogenních kvasinek a autotrofních bakterií
Blažková, Jana ; Němcová, Andrea (oponent) ; Szotkowski, Martin (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce byla zaměřena na studium kokultivací vybraných mikroorganismů, kterými byly karotenogenní kvasinky a sinice. V těchto kokultivacích byla srovnávána produkce vybraných metabolitů. Mezi hlavní sledované metabolity byly řazeny karotenoidy, steroly, koenzym Q10, chlorofyly a lipidy. Dále se tato práce zaměřila na studium a možnosti optimalizace produkce lipidů a lipidových látek u vybraných kmenů karotenogenních kvasinek a druhů sinic. Teoretická část se zabývá popisem karotenogenních kvasinek, sinic a chemickým složením produkovaných metabolitů. Kvasinky a sinice obsahují karotenoidy, přírodní pigmenty, řazené mezi antioxidanty. Jako antioxidanty mají výrazné biologické účinky v lidském organismu, mezi kterými jsou například protinádorové a protizánětlivé účinky, či účinky proti neurodegenerativním nemocem. Dalšími metabolity mikroorganismů s pozitivním vlivy na lidské tělo jsou ergosterol a koenzym Q. Chlorofyl produkovaný sinicemi nachází uplatnění v potravinářském průmyslu jako zelené barvivo. Lipidy vytvářené těmito mikroorganismy obsahují velké množství nenasycených mastných kyselin nacházejících uplatnění v kosmetice nebo farmacii. V teoretické části byly také popsány jednotlivé analytické metody, kterými byla zjišťována produkce sledovaných metabolitů. Experimentální část je zaměřená na produkci karotenoidů, sterolů, koenzymu Q10 a chlorofylu, které jsou stanovovány pomoci HPLC, lipidy a profil mastných kyselin jsou stanovovány pomocí GC. Stanovované metabolity jsou sledovány v různých druzích kokultivačních partnerů (karotenogenní kvasinka a sinice) v médiích s různými přídavky makroprvků (P, N a Mg). Poté následoval experiment kokultivací s použitím odpadních olejů (fritovací a kávový olej) a studium vlivu odpadních olejů přidávaných do kokultivací. Kokultivační experimenty potvrdily schopnost společného růstu karotenogenních kvasinek a sinic. Nejlepších výsledků bylo dosaženo u dvojic Rhodosporidium toruloides a Anabena torulosa, Rhodosporidium toruloides a Arthrospira maxima.
|
|
|
Barviva červených a bílých odrůd vína
Peprná, Tereza ; Diviš, Pavel (oponent) ; Vespalcová, Milena (vedoucí práce)
Teoretická část bakalářské práce shrnuje informace o barvivech obsažených v červených a bílých odrůdách hroznů. V úvodu je popsáno složení jednotlivých částí plodu hroznu. Největší pozornost je věnována barvivům červených odrůd vína. Je popsána jejich obecná charakteristika, stabilita jejich chování v průběhu výroby a skladování vína. Součástí práce je i krátká rešerše metod jejich stanovení. Dále jsou charakterizována barviva bílých kultivarů. V další kapitole je popsán proces postupu sublimačního sušení neboli lyofilizace. Tato metoda byla použita v experimentální části bakalářské práce při zpracování vzorků hroznů. Hrozny byly ihned po odtržení zmrazeny na suchém ledu. V dusíkové atmosféře byly odděleny slupky od dužniny a poté byly slupky lyofilizovány.
|
|
|
Optimalizace extrakce metabolitů produkovaných vybranými kmeny mikrořas a karotenogenních kvasinek.
Obračaj, Jan ; Holub, Jiří (oponent) ; Szotkowski, Martin (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce je zaměřená na produkci mikrobiální biomasy pomocí vybraných kmenů sinic a karotenogenních kvasinek. Následnou přípravu extraktů a studium jejich stability za různých teplotních podmínek s přídavkem antioxidantu tokoferolu. V rámci experimentu byly připraveny 2 série extraktů s hexanem a ethanolem. V teoretické části práce jsou popsány studované metabolity karotenoidy, chlorofyly, ubichinon, ergosterol a mikrobiální lipidy. Dále jsou zde popsány použité kmeny sinic a karotenogenních kvasinek. V neposlední řadě jsou popsány metody extrakce a analýzy metabolitů. Experimentální část popisuje použité kultivační techniky, přípravu mikrobiálních extraktů a použité analytické metody. Výsledková část práce poté obsahuje souhrn výsledků dlouhodobých stabilitních testů extraktů. Výsledky práce jasně potvrzují teplotní závislost stability jednotlivých metabolitů. Tento fenomén byl nejvíce patrný u pigmentů chlorofylů a karotenoidů. Jako nejlepším rozpouštědlem z hlediska stability použitých látek se jeví hexan. Výsledky této práce poskytují důležitou informaci z hlediska ekonomiky skladování těchto cenných látek využitelných v potravinářském, farmaceutickém či krmivářském průmyslu
|
|
|
Aplikace chemických a fyzikálních stresů v pozdní fázi růstu na vybrané kmeny mikroorganismů
Langer, Marek ; Holub, Jiří (oponent) ; Szotkowski, Martin (vedoucí práce)
V biotechnologickém průmyslu je využíváno široké spektrum mikroorganismů, které slouží k produkci významných metabolitů. Mezi ně patří karotenoidy a chlorofyly s antioxidačními účinky, mastné kyseliny, ubichinon a ergosterol. Pro zefektivnění a ekonomickou udržitelnost v průmyslu jsou hledány způsoby, jakými by bylo možno zvýšit výtěžek metabolitů na maximum. Jednou z cest, která je využita i v této práci, je aplikace chemických stresových faktorů na mikroorganismy. V teoretické části byly popsány vybrané mikroorganismy, jejich důležité intracelulární metabolity, ale také jejich metabolismus. Poslední podkapitolou je využití stresových faktorů v průmyslu. V experimentální části byly podrobeny jednotlivé mikroorganismy různým koncentracím chloridu sodného, síranu kobaltnatého a chloridu železitého. Významné zvýšení produkce lipidů bylo zjištěno při aplikaci chloridu sodného na kvasinkový kmen Rhodosporidium toruloides. Zvýšení produkce karotenoidu torularhodinu nastalo po aplikaci železité soli u Sporidiobolus pararoseus, po aplikaci chloridu sodného byl vzrůst torularhodinu značný u kmenů Cystofilobasidium macerans a Rhodosporidium toruloides. Chlorid sodný byl taktéž vhodným stresovým faktorem pro tvorbu karotenoidu lykopenu u Rhodotorula mucilaginosa. Nejvýznamnějším stresovým faktorem u řas byl síran kobaltnatý, který zvýšil produkci metabolitů u Scenedesmus obliquus. Značné produkce dosáhla také sinice Anabaena torulosa v přítomnosti chloridu sodného.
|
|
|
Vliv stresu a nutričních podmínek na metabolismus karotenogenních kvasinek a mikrořas
Sikorová, Pavlína ; Byrtusová, Dana (oponent) ; Szotkowski, Martin (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývala především vlivem biologického stresu (kokultivací) na růst a metabolismus vybraných karotenogenních kvasinek a mikrořas. Metabolity těchto mikroorganismů jsou chlorofyly a karotenoidy, což jsou přírodní pigmenty sloužící jako antioxidanty. Kokultivace teoreticky spočívá v tom, že se mikroorganismy vzájemně podporují v růstu a v produkci metabolitů, což by mělo za následek zvýšenou produkci již zmíněných chlorofylů a karotenoidů. Teoretická část práce je zaměřená na popis vybraných druhů kvasinek a mikrořas a dále podrobněji rozebírá témata stresových faktorů v závislosti na růstu a metbolismu mikroorganismů. Experimentální část se poté zabývá různými druhy kultivací a kokultivací a snaží se optimalizovat produkční média a najít nejlepší symbiotické kvasinky a mikrořasy. Také se zde řeší otázka různých poměrů mikroorganimsů v kokultivacích. Použité kvasinky byly Rhodotorula kratochvilovae, Rhodosporidium toruloides a Phaffia rhodozyma. Kultivovanými mikrořasami byly Desmodesmus acutus, Desmodesmus quadricauda, Coccomyxa sp., Chlorella sorokiniana, Chlamydomonas reinhardtii a Scenedesmus obliquus. Kultivovanou sinicí byl Synechoccocus nidulans. Nejúspěšnějsím kokultivačním experimentem ve všech směrech se ukázala být kokultivace R. kratochvilovae s řasou Desm. quadricauda. Tento experiment byl velmi úspěšný ve všech ohledech.
|
|
|
Příprava mikrobiálních, rostlinných a řasových extraktů využitelných do dětské kosmetiky
Janderová, Šárka ; Dzurická, Lucia (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývala přípravou kosmetického produktu pro děti s přídavkem aktivních látek ze sinic, mikrořas a rostlin. V teoretické části byla vypracována rešerše, která shrnuje základní informace o těchto organismech. Byly zde shrnuty antioxidační látky, které jsou v těchto organismech obsaženy. V praktické části bylo ze sinic, řas a rostlin připraveno několik druhů extraktů, které byly následně charakterizovány. Měřen byl obsah fenolických látek, chlorofylů, celkový obsah karotenoidů spektrofotometricky, obsah rozpustných proteinů dle Hartree-Lowryho a profil mastných kyselin v biomase pomocí GC. Dále byl měřen SPF faktor pomocí spektrofotometrické metody a hodnota dopočítávána pomocí Mansurovy rovnice a antioxidační aktivita pomocí metody TEAC. V závěru práce byly vybrány dva nejlepší extrakty, které byly použity pro přípravu kosmetických emulzí. Ty byly následně testovány v senzorické analýze po dobu dvou týdnů.
|
|
|
Biologické účinky komplexních extraktů z kvasinkové a řasové biomasy
Bočán, David ; Byrtusová, Dana (oponent) ; Skoumalová, Petra (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývala optimalizací extrakce aktivních látek z mikrořas a karotenogenních kvasinek, charakterizací těchto extraktů a jejich testováním na lidských keratinocytech pro zjištění cytotoxicyty těchto extraktů. V teoretické části byla vypracována literární rešerše shrnující základní vlastnosti těchto mikroorganismů a lidských keratinocytů společně se základními podmínkami pro jejich kultivaci. Poté zde byly shrnuty příklady antioxidačních látek obsažených v těchto mikroorganismech a jejich vlastnosti. Nakonec byl touto částí objasněn pojem cytotoxicity a způsoby jejího měření. V praktické části byla z mikrořas a karotenogenních kvasinek provedena řada extrakcí. Tyto extrakty byly následně charakterizovány. Měřen byl obsah fenolických látek, flavonoidů, chlorofylů a karotenoidů. Dále byla změřena antioxidační aktivita a SPF těchto extraktů. Nakonec byla stanovena také cytotoxicita vybraných extraktů pomocí MTT testu.
|
|
|
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.
|
host ::
RSS.