Browse
Recent Submissions
- ItemOptimalizace produkce a stabilizace biologicky aktivních látek z vybraných druhů kvasinek a mikrořas a jejich směsných kultur(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická, ) Šimanský, Samuel; Márová, Ivana; Čertík, Milan; Buňková,, LeonaMikroriasy a červené kvasinky sú dve odlišné, no veľmi cenné skupiny mikroorganizmov, ktoré si v biotechnológii získali značnú pozornosť vďaka svojim všestranným aplikáciám a schopnostiam udržateľnej produkcie bioaktívnych metabolitov. V tejto dizertačnej práci bolo preskúmaných niekoľko tém a testovaných niekoľko hypotéz. Najprv bola stanovená stabilita lipidových bioaktívnych zlúčenín produkovaných týmito skupinami mikroorganizmov v etanolových a hexánových extraktoch, spolu s testami účinnosti extrakcie do týchto rozpúšťadiel. V ďalšej časti tohto výskumu bolo uskutočnených niekoľko pokusov o spoločnú kultiváciu s cieľom nájsť najvhodnejší pár pre spoločnú kultiváciu za modifikovaných podmienok, ako sú rôzne koncentrácie makroživín alebo prítomnosť olejov ako uhlíkových substrátov. V následnom výskume boli vybrané dva kmene mikrorias z provincie Huelva, Španielsko, na experimenty týkajúce sa vystavenia metylortuti, aby sa zhodnotili jej účinky na zdravie kultúry, miera bioakumulácie a potenciálne aplikácie pre bioremediácie. V poslednej časti tohto výskumu bol jeden z predtým testovaných kmeňov mikrorias vystavený experimentu s postupným zvyšovaním soľného stresu s cieľom zistiť potenciál jeho kultivácie v mierne slanom prostredí. Experimenty so stabilitou potvrdili, že lipidové zlúčeniny v extraktoch skúmaných v tomto výskume boli najstabilnejšie pri teplote -32 °C a pridanie tokoferolu môže zlepšiť stabilitu pri 4 °C a 22 °C. Experimenty spoločnej kultivácie ukázali, že vybrané kmene mikrorias a kvasiniek môžu koexistovať a sú schopné symbiotického rastu v navzájom výhodnom médiu. Výsledky methylortuťových expozičných experimentov dvoch kmeňoch mikrorias zo Španielska naznačujú, že tieto kmene boli schopné rastu pri vystavení až do koncentrácie 80 nM metylortuti, avšak vykazovali znížené rastové parametre a zmeny na ultraštruktúre buniek a prejavili vysokú bioakumuláciu metylortuti. Nakoniec, kmeň mikrorias vystavený postupnému soľnému stresu v zväčšených kultivačných nádobách ukázal znížený rast a nižší obsah požadovaných lipidových zlúčenín, čo naznačuje, že biologická adaptácia tohto kmeňa na vyššie koncentrácie NaCl nie je biotechnologicky významná.
- ItemBiotechnologická produkce polyhydroxyalkanoátů a dalších metabolitů pomocí cyanobakterií(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická, ) Kroupová, Zuzana; Obruča, Stanislav; Branská, Barbora; Dvořák, PetrZnečištění syntetickými polymery petrochemického původu společně se znečištěním ovzduší skleníkovými plyny se stává vážným environmentálním problémem současného světa. Tyto materiály by v některých případech, mohly být částečně nahrazeny biodegradabilní alternativou, jako jsou například polyhydroxyalkanoáty (PHA). PHA jsou biopolymery, které jsou u bakterií včetně některých druhů cyanobakterií využívány primárně jako zásobní látka. V případě cyanobakterií není nutné takový zdroj uhlíku dodávat, jelikož jsou schopné fixace oxidu uhličitého (CO2) během fotosyntézy. V rámci předložené práce byla studována produkce PHA pomocí dvou druhů z rodu Synechocystis. Byly optimalizovány vybrané parametry a způsoby kultivace, pozornost byla mimo jiné věnována i produkci kopolymerů. Současně bylo cílem práce prostudovat význam přítomnosti PHA v kontextu přežití stresové odolnosti – tento cíl vedl k vývoji metodiky pro měření viability cyanobakteriálních buněk pomocí průtokové cytometrie. Byl prostudován vliv přítomnosti PHA během přežívání vybraných stresových podmínek. Výsledky obecně naznačují, že v případě většiny vybraných stresorů nejsou PHA klíčovým metabolitem stresové odpovědi, nicméně například u stresu opakovaným mražením byl pozorován pozitivní vliv PHA a buňky obsahující PHA vykazovaly zvýšenou viabilitu.
- ItemVyužití odpadního lignocelulózového materiálu z potravinářského průmyslu(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická, ) Slavíková, Zuzana; Diviš, Pavel; Gregor, Tomáš; Rajchl, AlešTato dizertační práce je zaměřena na udržitelné zhodnocení pšeničných otrub, konkrétně se věnuje izolaci jejich proteinové frakce a její následné využití při výrobě potravin s vysokým obsahem bílkovin. Pšeničné otruby jsou lignocelulózový materiál složený primárně z polysacharidů, obsahují přibližně 18 % bílkovin. Byla vyvinuta a ověřena technologie pro izolaci proteinů pomocí metody pH-shift, pomocí které bylo možné získat proteinový koncentrát s 83% čistotou. Výtěžnost technologie se pohybovala okolo 9 g/100 g otrub. Podmínky izolačního procesu neměly vliv na frakcionaci proteinů, jejich molekulová hmotnost byla shodná s proteiny v pšeničných otrubách. Izolovaný protein disponuje kompletním aminokyselinovým profilem, i když s nižšími hladinami esenciálních aminokyselin (zejména lysinu) ve srovnání s živočišnými proteiny. Izolací proteinů bylo dosaženo významného zvýšení jejich stravitelnosti (93 %) oproti bílkovinám v pšeničných otrubách. Dále byly ověřeny aplikace proteinu izolovaného z otrub při výrobě vysokoproteinového jogurtu a pečiva, u kterých byly sledovány především změny v textuře produktu, chuti a přijetí spotřebiteli. Velkoobjemové ověření izolační technologie odhalilo nezbytnost účinného odstřeďování pro produkci proteinových prášků s maximální čistotou. Zjištění podporují potenciál pšeničných otrub jako alternativního zdroje bílkovin, který může přispět jak k ekonomickému růstu, tak k udržitelnosti životního prostředí při výrobě potravin.
- ItemValorizace potravinářských odpadů pomocí vybraných mikroorganismů(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická, ) Holub, Jiří; Márová, Ivana; Vorlová, Lenka; Burešová,, IvaValorizace odpadních materiálů pomocí mikroorganismů je v nynější době problematikou řešenou v mnoha odborných pracích. Tato disertační práce se zaměřuje na valorizaci odpadů z potravinářství a produkce biopaliv dostupných vnitrozemského státu (ČR), neboť se nezabývá rozsáhlou problematikou odpadů ze zpracování mořských živočichů a rostlin. Zároveň poskytuje rešerši na téma utilizace různých odpadů a jejich možné použití v biotechnologiích v rámci modelu cirkulární ekonomiky. Karotenogenní kvasinky využité v této práci jsou oleogenní kvasinky se specifickou enzymovou výbavou schopnou syntézy karotenoidů, což kvasinkám dodává jejich specifickou barvu. Dále jsou schopné ve větší míře kumulovat ergosterol, ubichinon, beta-glukany a lipidy. Tyto vlastnosti z nich dělají potenciální průmyslové producenty bioaktivních látek, popřípadě obohacené biomasy použitelné v potravinářství, popřípadě ve farmaceutickém průmyslu. Použitými rody kvasinek byly Cystofilobasidium, Rhodotorula, Sporidiobolus, Rhodosporidium a Phaffia. V experimentální a praktické části byly testovány formou screeningových experimentů vybrané druhy karotenogenních kvasinek k valorizaci jednotlivých odpadů. Jako odpadní substráty byly použity: hydrolyzovaná odpadní kávová sedlina, hydrolyzované odpadní pivovarské mláto, autolyzované odpadní pivovarské kvasnice, hydrolyzované odpadní drůbeží peří, odpadní fritovací olej, kávový olej ze sedliny, drůbeží tuk živočišný tuk a odpadní glycerol. V některých podmínkách a kombinacích substrátů byly růstové a produkční vlastnosti kvasinek testovány i v laboratorních bioreaktorech, kde dosahovaly i velmi dobrých výsledků, příkladem je nejvyšší produkce biomasy při kultivaci kmene S. pararoseus na médiu obsahujícím kávový olej a kávový hydrolyzát s výtěžkem biomasy 40.15 g/l. Všechny kvasinkové druhy byly po kultivaci podrobeny stanovení růstových charakteristik a analýzám zahrnujícím HPLC-PDA pro stanovení karotenoidů, ubichinonu, ergosterolu a tokoferolu, dále pak GC-FID pro stanovení množství a profilu mastných kyselin, dále bylo u vybraných vzorků stanoveno množství beta-glukanů enzymovou metodou. Dalším zaměřením práce byl detailnější pohled na růst a metabolické odpovědi kvasinek v prvních fázích růstu v produkčním médiu s použitím fluorescenční mikroskopie a průtokové cytometrie. Důležitým zjištěním bylo, že lag-fáze u studovaných kmenů přešla do fáze zrychleného růstu v rozmezí od 4-12 hodiny po zaočkování.
- ItemSyntéza a aplikace přírodou inspirovaných materiálů pro fotokatalytické procesy(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická, ) Ivanová, Lucia; Krajčovič, Jozef; Cherevan, Alexey; Ragni, RobertaTato práce zkoumá design a syntézu inovativních, vitaminem B2 inspirovaných, molekulárních organických fotosenzitizerů neobsahujících kovy, s cílem přispět novými poznatky do oblasti udržitelné výroby energie a fotodynamické terapie při léčbě rakoviny. Tyto -konjugované organické materiály mají jedinečné optické, redoxní a fotosenzitizační vlastnosti, přičemž organická syntéza umožňuje jejich vylepšení na molekulární úrovni a přizpůsobení pro energetiku a medicinské aplikace První část práce zkoumá potenciál flavinů jako fotosenzitizerů pro umělou fotosyntézu, přičemž zdůrazňuje jejich schopnost absorbovat viditelné světlo a pohánět výrobu vodíku. Nový syntetický přístup zlepšuje tradiční metody přípravy a vede k sérii nových flavinových derivátů. Studium vývoje vodíku používá systém složený z flavinového fotosenzitizerů, ko-katalyzátoru a obětního činidla, který je ozařován vybranou vlnovou délkou. Navrhovaná práce poskytuje důležité mechanistické poznatky o účinnosti flavinů prostřednictvím studie zhášení za účelem objasnění mechanismu výroby vodíku. Komplexní optimalizační studie odhalila patnáctinásobné zvýšení výtěžků vodíku vztaženo k 1 mg flavinu A-Pyr-Bu. Tento fotosenzitizér také prokázal výjimečnou účinnost a fotostabilitu, dosahující zjevného kvantového výtěžku 10,3 % při 415 nm při využití optimalizovaných podmínek. Na druhé straně derivát A-Phe-Bu vykazoval vyšší počáteční aktivitu dosahujíc zjevného kvantového výtěžku 13,7 % při 415 nm, i když byl náchylnější k fotodegradaci. Navzdory výzvám spojeným s fotodegradací a kvazi-homogenním uspořádáním použitým pro studii, tato zjištění zdůrazňují významný potenciál flavinových fotosenzitizerů pro aplikace v oblasti produkce zelené energie. Druhá část studie zkoumá ve vodě rozpustné flavinové analogy a jejich terapeutický potenciál ve fotodynamické terapii. Cytotoxicita těchto sloučenin byla hodnocena pomocí AlamarBlue testu na zdravých i rakovinných buňkách. Mezi hodnocenými deriváty vykazovaly A-Pyr-TEG a A-Phe-TEG slibné bezpečnostní profily a terapeutickou účinnost, což naznačuje jejich potenciál jako účinných látek při léčbě rakoviny.