Studium biotechnologického potenciálu termofilní gram-positivní bakterie Brevibacillus sp. Bz
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Předmětem předložené diplomové práce je studium biotechnologického potenciálu termofilní grampozitivní bakterie Brevibacillus borstelensis BZ. Teoretická část obsahuje obecnou charakterizaci termofilních organismů a jejich termozymů. Popisuje také adaptivní molekulární mechanismy, které zajišťují termostabilitu těchto proteinů. Závěr teoretické části je věnován biodegradaci odpadních substrátů a polymerů na bázi přírodních a fosilních zdrojů. První část experimentální práce se zabývá produkcí hydrolytických enzymů na různých původních zdrojích a odpadních substrátech. Díky intenzivní enzymatické produkci na původních zdrojích je Brevibacillus borstelensis BZ považován za velmi slibného producenta termostabilních enzymů, konkrétně xylanáz a celuláz. Testovaný bakteriální kmen BZ byl schopen produkce termostabilních enzymů i na odpadních substrátech. Na vybraných substrátech kmen BZ přednostně produkoval xylanázy. Díky tomu byla xylanázám věnována zvláštní pozornost, kdy bylo testováno teplotní a pH optimum. Závěrem experimentální práce byla testována schopnost bakterie Brevibacillus borstelensis BZ degradovat vybrané polymery na bázi přírodních a fosilních zdrojů. Kmen BZ poskytl nový pohled na biologický rozklad polyethylentereftalátu (PET), amorfní frakce kyseliny polymléčné (PLA), semikrystalické PLA a polyhydroxyalkanoátů (PHA). Pozorováním povrchu PET fólie skenovacím elektronovým mikroskopem (SEM) se potvrdilo zdrsnění materiálu, přítomnost rýh a naprosté pronikání bakterie skrz fólii. Pokud jde o polymery na bázi přírodních zdrojů, PHA granule byly zcela degradovány. Studiem morfologie povrchu obou zmíněných PLA bylo prokázáno jasné zhoršení jejich struktury přítomností jam a trhlin na povrchu polymerů.
The subject of the Master’s theses is to study the biotechnological potential of the thermophilic Gram-positive bacterium Brevibacillus borstelensis BZ. The theoretical part contains a general characterization of thermophilic organisms and their derived thermozymes, and describes their adaptive molecular mechanisms in protein thermostability. The final part of the theoretical part focuses on biodegradation of waste substrates, biobased and fossil-based polymers. The first experimental part deals with the production of hydrolytic enzymes on various original sources and waste substrates. Brevibacillus borstelensis BZ is reputed to be a highly promising source of thermostable enzymes, namely xylanases and cellulases, due to its high enzymatic production on original sources. Secondly, the strain BZ was capable of producing a thermostable hydrolytic enzyme on waste substrates. On these substrates, a selected strain preferably produces xylanases. As a consequence, thermostable xylanase has gained a special attention, and, subsequently, it was assayed for the identification of its optimal pH and temperature. The final part of the experimental work discovers the biodegradation capacity of Brevibacillus borstelensis BZ toward selected biobased and fossil-based polymers. The strain BZ provided new insight into biodegradation of polyethylene terephthalate (PET), amorphous fraction of polylactic acid (PLA), semicrystalline PLA, and polyhydroxyalkanoates (PHA). Scanning electron microscope (SEM) observations confirmed an occurrence of roughness surface, the presence of grooves, and an utter penetration of the bacterium through the PET film. Regarding biobased polymers, PHA granules treated with the strain BZ were completely degraded. By studying the surface morphology of both types of PLA, the results indicated a clear deterioration of the structure and the presence of pits and cracks on the surfaces.
The subject of the Master’s theses is to study the biotechnological potential of the thermophilic Gram-positive bacterium Brevibacillus borstelensis BZ. The theoretical part contains a general characterization of thermophilic organisms and their derived thermozymes, and describes their adaptive molecular mechanisms in protein thermostability. The final part of the theoretical part focuses on biodegradation of waste substrates, biobased and fossil-based polymers. The first experimental part deals with the production of hydrolytic enzymes on various original sources and waste substrates. Brevibacillus borstelensis BZ is reputed to be a highly promising source of thermostable enzymes, namely xylanases and cellulases, due to its high enzymatic production on original sources. Secondly, the strain BZ was capable of producing a thermostable hydrolytic enzyme on waste substrates. On these substrates, a selected strain preferably produces xylanases. As a consequence, thermostable xylanase has gained a special attention, and, subsequently, it was assayed for the identification of its optimal pH and temperature. The final part of the experimental work discovers the biodegradation capacity of Brevibacillus borstelensis BZ toward selected biobased and fossil-based polymers. The strain BZ provided new insight into biodegradation of polyethylene terephthalate (PET), amorphous fraction of polylactic acid (PLA), semicrystalline PLA, and polyhydroxyalkanoates (PHA). Scanning electron microscope (SEM) observations confirmed an occurrence of roughness surface, the presence of grooves, and an utter penetration of the bacterium through the PET film. Regarding biobased polymers, PHA granules treated with the strain BZ were completely degraded. By studying the surface morphology of both types of PLA, the results indicated a clear deterioration of the structure and the presence of pits and cracks on the surfaces.
Description
Keywords
Brevibacillus borstelensis, biodegradace, hydrolytické enzymy, xylanáza, polyethylentereftalát, kyselina polymléčná, polyhydroxyalkanoáty, skenovací elektronový mikroskop, Brevibacillus borstelensis, biodegradation, hydrolytic enzymes, xylanase, polyethylene terephthalate, polylactic acid, polyhydroxyalkanoates, scanning electron microscope
Citation
FILIMONOVA, A. Studium biotechnologického potenciálu termofilní gram-positivní bakterie Brevibacillus sp. Bz [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2022.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Potravinářská chemie a biotechnologie
Comittee
prof. RNDr. Ivana Márová, CSc. (předseda)
prof. Ing. Stanislav Obruča, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Eva Vítová, Ph.D. (člen)
doc. RNDr. Renata Mikulíková, Ph.D. (člen)
doc. Mgr. Václav Brázda, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Stanislav Kráčmar, DrSc. (člen)
Date of acceptance
2022-05-26
Defence
1. Studentka seznámila členy komise s náplní a cílem diplomové práce.
2. Byly přečteny posudky na diplomovou práci.
3. Studentka akceptovala všechny připomínky oponenta a na všechny otázky odpověděla v plné šíři.
Diskuse:
prof. Ing. Stanislav Kráčmar, DrSc.
Jak jste získali jablečnou vlákninu, kterou jste používali v experimentální části Vaši diplomové části?
Studentka výborně odpověděla na všechny doplňující otázky členů komise, které byly v průběhu diskuse k dané problematice vzneseny. V diskusi studentka prokázala výbornou orientaci v dané problematice. Po diskusi následovalo hodnocení závěrečné práce. Diplomantka prokázala nejen výborné odborné znalosti, ale i schopnost samostatné prezentace dosažených výsledků.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení