|
|
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.
|
|
|
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.
|
|
|
Metabolická adaptace karotenogenních kvasinek na nutriční stres indukovaný vybranými odpady potravinářského průmyslu
Plhalová, Žaneta ; Šimanský, Samuel (oponent) ; Szotkowski, Martin (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá produkcí karotenoidů a lipidických látek vybranými kmeny karotenogenních kvasinek kultivovaných na odpadních substrátech potravinářského průmyslu. Byly sledovány produkční vlastnosti kvasinkových kmenů Sporidiobolus pararoseus, Sporidiobolus metaroseus, Cystofilobasidium macerans, Rhodotorula mucilaginosa, Rhodotorula kratochvilovae a Rhodosporidium toruloides. Kultury byly kultivovány pomocí odpadních produktů potravinářské výroby: odpadní fritovací olej, kávový olej, který byl získán extrakcí z kávové sedliny a odpadní živočišný tuk z kafilerií. Práce je složena ze dvou hlavních částí. V teoretické části jsou popsány jednotlivé rody kvasinek, sledované metabolity, odpadní produkty a metody analýzy sledovaných metabolitů. Experimentální část je zaměřena na použití a zpracování odpadních substrátů, kultivace kvasinek, získávání a zpracování biomasy analýzu metabolitů. Pro produkci karotenoidů na odpadních substrátech byly nejvhodnější kmeny Rhodosporidium toruloides a Sporidiobolus pararoseus. Nejvyšší produkce lipidických látek byla naměřena u kmene Sporidiobolus pararoseus.
|
|
|
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.
|
|
|
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
|
|
|
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).
|
|
|
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.
|
|
|
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.
|
host ::
RSS.