Biotransformace kyseliny ferulové na senzoricky aktivní látky pomocí bakterie Halomonas neptunia

Abstract

Diplomová práce byla založena na sledování biotransformačního procesu kyseliny ferulové s využitím vybrané bakterie. Pomocí HPLC byly detekovány senzoricky aktivní látky vycházející ze struktury kyseliny ferulové, a to vanillyl alkohol, kyselina vanilová, vanilin a 4- vinylguaiacol. Nejprve byly postupně optimalizovány základní kultivační parametry pro transformaci v podobě výběru vhodného média, teploty, vstupní koncentrace kyseliny ferulové a salinity. Stanovena byla také růstová a biotransformační křivka v čase, která umožnila určit jednotlivé časové úseky transformačního procesu. Součástí práce bylo také využití odpadních pšeničných otrub, jakožto ekonomicky dostupného zdroje kyseliny ferulové. Samotné kultivaci předcházel izolační proces ve formě alkalické hydrolýzy otrub, který umožnil získat roztok hrubého izolátu s koncentrací 636,29 ±16,13 mg/l kyseliny ferulové. Izolát byl následně využit pro kultivaci, která potvrdila schopnost bakterie biotransformovat takto získanou kyselinu ferulovou. Provedeny byly také pilotní experimenty vedoucí ke kontinuálnímu procesu biotransformační přeměny. V tomto ohledu byla nejprve provedena enkapsulace bakteriálních buněk do alginátu, které byly následně ve formě kapslí přeneseny do kultivačního média a podrobeny zátěži v podobě dvou po sobě jdoucích biotransformačních cyklů. V prvním cyklu bylo dosaženo v čase 72 h nejvyššího výtěžku kyseliny vanilové (370,06 ±36,58 mg/l) a po druhém cyklu, kdy byly alginátové kapsle přemístěny z původního média do čerstvého bylo získáno ještě větší množství finálního produktu (464,00 ±12,37 mg/l).The master thesis was based on monitoring of the biotransformation process of ferulic acid using the selected bacterium. Sensory active substances based on the structure of ferulic acid, namely vanillyl alcohol, vanillic acid, vanillin and 4-vinylguaiacol, were detected by HPLC. In the first instance, the basic culture parameters for transformation were gradually optimized by form of selection of a suitable medium, temperature, input concentration of ferulic acid and salinity. The growth and biotransformation curve during the time was also determined, which contributed to determination of the individual time periods of the transformation process. Another part of the work was also the use of waste wheat bran, as an economically available source of ferulic acid. The experiment confirmed the ability of the bacterium to biotransform ferulic acid gained as a waste product. Pilot experiments leading to a continuous process of biotransformation were also performed. In this regard, bacterial cells were firstly encapsulated in alginate. After that the bacterial capsules were placed under load by cultivation process in the form of two consecutive biotransformation cycles. In the first cycle, the highest vanillic acid yield (370.06 ±36.58 mg/l) was reached at 72 h. In the second cycle the alginate capsules were transferred from the original medium to fresh and even larger amount was obtained (464.00 ±12,37 mg/l).