|
|
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 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
|
|
|
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.
|
|
|
Optimalizace biotechnologického zpracování lipidických potravinářských odpadů karotenogenními kvasinkami v laboratorním a poloprovozním měřítku.
Plhalová, Žaneta ; Mikulíková, Renata (oponent) ; Szotkowski, Martin (vedoucí práce)
Tato diplomová práce je zaměřena na sledování produkčních vlastností karotenogenních kvasinek při kultivacích za použití odpadních substrátů jako zdrojů organického uhlíku a energie. Mezi testované odpadní substráty patřily odpadní fritovací olej, kuřecí kafilerní odpadní tuk, kávový olej a kávový hydrolyzát získávaný z kávové sedliny a odpadní glycerol. Zkoumanými producenty byly kvasinky Cystofilobasidium infirmominiatum (CCY 17-18-4), Cystofilobasidium macerans (CCY 10-1-2), Rhodotorula kratochvilovae (CCY 20-2-26), Rhodotorula mucilaginosa (CCY 19-4-6), Rhodotorula toruloides (CCY 62-2-4), Sporidiobolus pararoseus (CCY 19-9-6), Sporidiobolus metaroseus (CCY 19-6-20) a Sporidiobolus salmonicolor (CCY 19-6-4). Mezi sledovanými metabolity byly karotenoidy, ergosterol, ubichinon, tokoferol, lipidy, složení mastných kyselin a betaglukany. Dále byla také sledována lipázová aktivita. Práce má dvě základní části: teoretickou a experimentální. V teoretické části jsou popsány jednotlivé rody, sledované metabolity a jejich funkce a použité odpadní substráty. V experimentální části byly popsány použité způsoby přípravy a úpravy odpadních substrátů, příprava médií, kultivace kvasinek, získání biomasy a její zpracování, příprava vzorků na jednotlivé analýzy a samotná analýza metabolitů. Ze screeningových kultivací bylo zjištěno, že nejvhodnějšími kmeny pro kultivaci s využitím odpadních substrátů jsou Sporidiobolus pararoseus, Rhodotorula mucilaginosa, Rhodotorula toruloides a Cystofilobasidium macerans. Nejvyšší produkce biomasy a výrazné obohacení biomasy o sledované metabolity dosahoval kmen Sporidiobolus pararoseus. Na základě screeningových kultivací bylo provedeno několik velkoobjemových kultivací v laboratorním bioreaktoru, kde nejlepšího nárůstu dosáhl kmen Sporidiobolus pararoseus (37,5) g/l.
|
|
|
Aplikace vybraných odpadů potravinářského průmyslu v biotechnologii karotenogenních kvasinek se zaměřením na optimalizaci výtěžnostních koeficientů.
Obračaj, Jan ; Němcová, Andrea (oponent) ; Szotkowski, Martin (vedoucí práce)
Tato diplomová práce je zaměřena na problematiku kultivace vybraných karotenogenních kvasinek na průmyslových odpadních substrátech. Tyto mikroorganismy produkují významné metabolity s využitím v mnoha průmyslových odvětvích, mezi něž patří v první řadě farmaceutický a potravinářský průmysl. V rámci tohoto experimentu bylo nutné především zmapovat růst těchto mikroorganismů na různých alkoholech a na dalších složkách těchto odpadních substrátů. Následně byly porovnány výtěžnostní koeficienty a množství produkovaných metabolitů v rámci různých kmenů a použitého zdroje nutrientů. V teoretické části práce jsou popsány použité kmeny kvasinek, studované metabolity a jejich metody extrakce a analýzy. Mezi studované metabolity patří karotenoidní barviva, ubichinon, ergosterol, mikrobiální lipidy a -glukany. Experimentální část obsahuje seznam použitého vybavení, laboratorní techniky, laboratorní a analytické metody, chemikálie a seznam použitých kmenů mikroorganismů. Výsledková část pak porovnává množství produkovaných metabolitů v rámci použitého kmene a použitého substrátu pro kultivaci, která probíhala jak v malém měřítku, tak ve větším, ve fermentorech. Výsledky této práce mohou poskytnout cenné informace, které by mohly být aplikovány do průmyslové biotechnologie karotenogenních kvasinek a snížit jejich ekonomickou náročnost a zároveň pomoci při ekologické likvidaci vybraných průmyslových odpadů.
|
|
|
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.
|
host ::
RSS.