Biotransformace fenolických látek s využitím bakterie Schlegelella thermodepolymerans
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
B
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Diplomová práca sa zaoberá optimalizáciou biotransformácie kyseliny ferulovej na senzoricky aktívne látky a produkciou P3HB pomocou baktérie Schlegelella thermodepolymerans. Boli prevedené kultivačné experimenty, v ktorých bola použitá kyselina ferulová o rôznej koncentrácii a boli využité štyri kmene baktérie Schlegelella thermodepolymerans. Pozornosť sa venovala modelovému kmeňu DSM 15344 pri ktorom bola vykonaná aj bioinformatická analýza génov kódujúce enzýmy, ktoré katalyzovali biotransformačné reakcie kyseliny ferulovej. Pomocou HPLC boli sledované metabolity kyseliny ferulovej, konkrétne senzoricky aktívne látky ako vanilylalkohol, kyselina vanilová, vanilín a 4-vinylguaiacol. S. thermodepolymerans DSM 15344 preukázala veľmi rýchlu utilizáciu kyseliny ferulovej už v priebehu 8 hodín kultivácie. Najvyššie výťažky metabolitov kyseliny ferulovej boli detegované v čase 8 až 24 hodín v závislosti na počiatočnej koncentrácii kyseliny ferulovej. Hlavnými metabolitmi kyseliny ferulovej bola kyselina vanilová a vanillylalkohol. Najvyššia koncentrácia kyseliny vanilovej bola detegovaná v 16. hodine za využitia kyseliny ferulovej o počiatočnej koncentrácii 0,5 g/l. K najvyššiemu výťažku vanilylalkoholu došlo v čase 8 hodín pri kyseline ferulovej o počiatočnej koncentrácii 0,75 g/l. Okrem biotransformácie kyseliny ferulovej bolo zaznamené aj vyprodukované množstvo P3HB pomocou GC-FID. Schlegelella thermodepolymerans DSM 15344 vyprodukovala najvyššie množstvo P3HB v čase 72 hodín pri najnižšej počiatočnej koncentrácii kyseliny ferulovej (0,25 g/l). V rámci bioinformatickej analýzy bola pomocou dostupných databáz a nástroju BLAST potrvdená prítomnosť jedného génu fcs, to však nestačilo na zostrojenie kompletnej metabolickej dráhy kyseliny ferulovej baktériou S.thermodepolymerans DSM 15344.
The diploma thesis deals with the optimization of the biotransformation of ferulic acid into sensory active substances and production of P3HB by bacterium Schlegelella thermodepolymerans. Cultivation experiments were performed in a medium with various concentrations of ferulic acid. Four bacterial strains were used for these experiments. Attention was paid to the model strain DSM 15344, in which a bioinformatic analysis of genes encoding enzymes, that catalyzed the biotransformation reactions of ferulic acid was also performed. Ferulic acid metabolites, specifically sensory active substances such as vanillyl alcohol, vanillic acid, vanillin and 4-vinylguaiacol, were measured by HPLC. S. thermodepolymerans DSM 15344 exhibited a very fast utilization of ferulic acid already within 8 hours of cultivation. The highest yields of ferulic acid metabolites were detected between 8 and 24 hours depending on the initial concentration of ferulic acid. The main metabolites of ferulic acid were vanillic acid and vanillyl alcohol. Vanillic acid reached the highest concentration in 16 hours in the presence of ferulic acid at initial concentration of 0.5 g/l. The highest yield of vanillyl alcohol occurred in 8 hours with ferulic acid at initial concentration of 0.75 g/l. In addition to biotransformation to ferulic acid, the amount of produced P3HB was also measured by GC-FID. Schlegelella thermodepolymerans DSM 15344 produced the highest amount of P3HB at 72 h at the lowest initial concentration of ferulic acid (0.25 g/l). Within the bioinformatic analysis, the presence of one fcs gene was confirmed using the available databases and the BLAST tool, but this was not enough to construct the complete metabolic pathway of ferulic acid by the bacterium S. thermodepolymerans DSM 15344.
The diploma thesis deals with the optimization of the biotransformation of ferulic acid into sensory active substances and production of P3HB by bacterium Schlegelella thermodepolymerans. Cultivation experiments were performed in a medium with various concentrations of ferulic acid. Four bacterial strains were used for these experiments. Attention was paid to the model strain DSM 15344, in which a bioinformatic analysis of genes encoding enzymes, that catalyzed the biotransformation reactions of ferulic acid was also performed. Ferulic acid metabolites, specifically sensory active substances such as vanillyl alcohol, vanillic acid, vanillin and 4-vinylguaiacol, were measured by HPLC. S. thermodepolymerans DSM 15344 exhibited a very fast utilization of ferulic acid already within 8 hours of cultivation. The highest yields of ferulic acid metabolites were detected between 8 and 24 hours depending on the initial concentration of ferulic acid. The main metabolites of ferulic acid were vanillic acid and vanillyl alcohol. Vanillic acid reached the highest concentration in 16 hours in the presence of ferulic acid at initial concentration of 0.5 g/l. The highest yield of vanillyl alcohol occurred in 8 hours with ferulic acid at initial concentration of 0.75 g/l. In addition to biotransformation to ferulic acid, the amount of produced P3HB was also measured by GC-FID. Schlegelella thermodepolymerans DSM 15344 produced the highest amount of P3HB at 72 h at the lowest initial concentration of ferulic acid (0.25 g/l). Within the bioinformatic analysis, the presence of one fcs gene was confirmed using the available databases and the BLAST tool, but this was not enough to construct the complete metabolic pathway of ferulic acid by the bacterium S. thermodepolymerans DSM 15344.
Description
Citation
OPIAL, T. Biotransformace fenolických látek s využitím bakterie Schlegelella thermodepolymerans [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2023.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Chemie bioaktivních látek
Comittee
prof. RNDr. Ivana Márová, CSc. (předseda)
doc. Ing. Petr Sedláček, Ph.D. (místopředseda)
prof. Mgr. Václav Brázda, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D. (člen)
doc. RNDr. Renata Mikulíková, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Eva Vítová, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Zbyněk Zdráhal, Dr. (člen)
Date of acceptance
2023-05-23
Defence
1. Student seznámil členy komise s náplní a cílem diplomové práce.
2. Byly přečteny posudky na diplomovou práci.
3. Student akceptoval všechny připomínky oponenta a na všechny otázky odpověděl v plné šíři.
Diskuse:
prof. RNDr. Ivana Márová, CSc.
Která metoda izolace daných látek by podle Vás byla nejvhodnější?
Z jakých dalších přírodních látek se dá získat vanilín?
Víte jaký je metabolismus a důvod tvorby těchto látek pomocí bakterie Schlegelella thermodepolymerans?
prof. Mgr. Václav Brázda, Ph.D.
V práci jste používal nástroje programu Blast, porovnával jste sekvenci nukleových kyselin nebo proteinů? Z kterých se dozvíte více informací? Která sekvence je delší? Kolik nukleotidů kóduje jednu aminokyselinu?
Program Blast se dělí podle použití proteinů nebo nukleotidů, věděl byste, jak se tyto sekce nazývají?
doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D.
Jaký je vliv na růst mikroorganismů při použití čisté ferulové kyseliny a ferulové kyseliny získané z hydrolyzátu? Jaké další látky muže obsahovat daný hydrolyzát? Jaké látky, které jsou obsažené v hydrolyzátu, mohou působit inhibičně?
Jaký by postup přípravy hydrolyzátu? Co vzniká při kyselé hydrolýze?
Jak se zbavíte kyselého prostředí? Jaké sloučeniny tím vzniknou?
Student odpověděl na všechny doplňující otázky členů komise, které byly v průběhu diskuse k dané problematice vzneseny. V diskusi student prokázal velmi dobrou orientaci v dané problematice. Po diskusi následovalo hodnocení závěrečné práce. Diplomant prokázal nejen velmi dobré 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