Studium metabolismu polyhydroxyalkanoátů u termofilní bakterie Caldimonas thermodepolymerans

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá studiem metabolismu a produkce polyhydroxyalkanoátů (PHA) vybraných kmenů termofilní bakterie Caldimonas thermodepolymerans. Jako substrát pro kultivaci byly využity lignocelulózové hydrolyzáty, získané ve spolupráci s firmou Fibers365, které byly nejprve charakterizovány z hlediska obsahu organických kyselin a fenolických látek. Bylo zjištěno, že nečistoty z hydrolyzátu můžou negativně ovlivňovat růst bakterií a průběh měření, což vedlo k optimalizaci procesu předúpravy hydrolyzátů před kultivací. Testování kmenů na modelových hydrolyzátech odhalilo výrazné rozdíly ve schopnosti růstu bakteriálních kultur a produkce PHB v závislosti na složení média a typu kmene. Nejvyšší produkce PHB na modelovém hydrolyzátu byla dosažena kmenem cl. 10 na hydrolyzátu E90 (3,54 ± 0,14 g/l; 69,89 %) a kmenem cl. 19 na hydrolyzátu E44 (3,54 ± 0,09 g/l; 69,05 %). Nejvyšší produkce PHB i biomasy na reálných hydrolyzátech byla naměřena u kmene cl. 19 na hydrolyzátu E44 (3,43 ± 0,14 g/l; 71,33 %). Výsledky potvrzují vhodnost lignocelulózových hydrolyzátů jako substrátu pro produkci PHA pro vybrané kmeny bakterie Caldimonas thermodepolymerans, což by mohlo napomoci širšímu biotechnologickému využití odpadních lignocelulózových materiálů.

This diploma thesis focuses on the study of metabolism and production of polyhydroxyalkanoates (PHA) by selected strains of the thermophilic bacterium Caldimonas thermodepolymerans. Lignocellulosic hydrolysates, obtained in collaboration with the company Fibers365, were used as substrates for cultivation. These hydrolysates were first characterized in terms of organic acid and phenolic compound content. It was found that impurities present in the hydrolysates could negatively affect bacterial growth and evaluation process, leading to the optimization of the hydrolysate pretreatment process prior to cultivation. Testing cultivation of the strains on model hydrolysates revealed significant differences in bacterial growth and PHB production depending on the medium composition and the strain type. The highest PHB production on model hydrolysates was achieved by strain cl. 10 on hydrolysate E90 (3,54 ± 0,14 g/l; 69,89 %) and by strain cl. 19 on hydrolysate E44 (3,54 ± 0,09 g/l; 69,05 %). The highest PHB and biomass production on real hydrolysates was recorded for strain cl.19 on hydrolysate E44 (3,43 ± 0,14 g/l; 71,33 %). The results confirm the suitability of lignocellulosic hydrolysates as substrates for PHA production by selected strains of Caldimonas thermodepolymerans, which could contribute to the broader biotechnological utilization of lignocellulosic waste materials.