Využití Caldimonas thermodepolymerans pro biotechnologickou produkci bakteriálních polyesterů
Loading...
Date
Authors
Janků, Pavlína
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Cílem této práce bylo sledovat vliv různých kultivačních strategií na produkci polyhydroxyalkanoátů, biologicky odbouratelných polymerů, které představují alternativu k syntetickým plastům a mají potenciál v oblasti udržitelných materiálů. V experimentální části byly testovány kultivační strategie za pomocí bakterie Caldimonas thermodepolymerans DSM 15344, která je schopna syntetizovat polyhydroxyalkanoáty. Nejprve byla provedena klasická batch kultivace. V následujících krocích byla provedena fed-batch kultivace, konkrétně dvoukroková a tříkroková, která umožňuje řízené doplňování zdroje uhlíku a živin v průběhu kultivace za účelem optimalizace kultivačních podmínek a následného zvýšení akumulace polyhydroxyalkanoátů. Závěrečná část experimentu se věnovala repeated batch kultivaci, která umožňuje periodické obnovování média a zároveň zachovávání kultury. Na základě provedených experimentů lze konstatovat, že nejvyšší výtěžnosti biomasy i polyhydroxybutyrátu bylo dosaženo při použití kultivační strategie repeated batch. Tato strategie se ukázala jako nejefektivnější ve srovnání s ostatními testovanými kultivačními strategiemi. V případě použití minerálního média obohaceného o zdroj dusíku (NHCl a NB) byl zaznamenán pozitivní vliv na metabolickou aktivitu. Tato zjištění potvrzují, že dostupnost dusíku může pozitivně ovlivnit viabilitu buněk Caldimonas thermodepolymerans a tím podporovat syntézu polyhydroxybutyrátu.
The subject of this thesis was to investigate the impact of different cultivation strategies on the production of polyhydroxyalkanoates (PHAs), biodegradable polymers that represent an alternative to synthetic plastics and hold promise in the field of sustainable materials. The experimental part focused on the cultivation of bacterium Caldimonas thermodepolymerans DSM 15344, which is capable of synthesizing PHAs. Initially, a classical batch cultivation was performed. In the subsequent steps, a fed-batch strategy was applied–specifically two-step and three-step fed-batch processes–which enabled the controlled supplementation of carbon and nutrient sources during cultivation. This approach aimed to optimize growth conditions and enhance PHA accumulation. The final part of the experiment involved repeated batch cultivation, allowing for periodic replacement of the medium while maintaining the culture. Based on the experiments, the highest yields of biomass and polyhydroxybutyrate (PHB) were achieved using the repeated batch strategy. This method proved to be the most effective among the tested cultivation strategies. Furthermore, the use of mineral media with nitrogen sources (NHCl and NB) demonstrated a positive effect on metabolic activity. These findings suggest that nitrogen availability can positively influence the viability of Caldimonas thermodepolymerans cells, thereby supporting PHB synthesis.
The subject of this thesis was to investigate the impact of different cultivation strategies on the production of polyhydroxyalkanoates (PHAs), biodegradable polymers that represent an alternative to synthetic plastics and hold promise in the field of sustainable materials. The experimental part focused on the cultivation of bacterium Caldimonas thermodepolymerans DSM 15344, which is capable of synthesizing PHAs. Initially, a classical batch cultivation was performed. In the subsequent steps, a fed-batch strategy was applied–specifically two-step and three-step fed-batch processes–which enabled the controlled supplementation of carbon and nutrient sources during cultivation. This approach aimed to optimize growth conditions and enhance PHA accumulation. The final part of the experiment involved repeated batch cultivation, allowing for periodic replacement of the medium while maintaining the culture. Based on the experiments, the highest yields of biomass and polyhydroxybutyrate (PHB) were achieved using the repeated batch strategy. This method proved to be the most effective among the tested cultivation strategies. Furthermore, the use of mineral media with nitrogen sources (NHCl and NB) demonstrated a positive effect on metabolic activity. These findings suggest that nitrogen availability can positively influence the viability of Caldimonas thermodepolymerans cells, thereby supporting PHB synthesis.
Description
Citation
JANKŮ, P. Využití Caldimonas thermodepolymerans pro biotechnologickou produkci bakteriálních polyesterů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2025.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Biochemická technologie
Comittee
prof. RNDr. Ivana Márová, CSc. (předseda)
doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D. (místopředseda)
prof. Ing. Stanislav Obruča, Ph.D. (člen)
prof. Mgr. Václav Brázda, Ph.D. (člen)
doc. RNDr. Renata Mikulíková, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Eva Vítová, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2025-06-13
Defence
1. Studentka seznámila členy komise s náplní a cílem bakalářské práce.
2. Byly přečteny posudky na bakalářskou práci.
3. Studentka akceptovala všechny připomínky oponentky a na všechny otázky odpověděla v plné šíři.
Diskuse:
prof. RNDr. Ivana Márová, CSc.
Jaký jste očekávala výsledek při zvýšení koncentrace dusíku?
Ve které fázi růstu buněk jste přeočkovávali kultury? Čím je tato fáze charakteristická?
doc. RNDr. Renata Mikulíková, Ph.D.
Jaké mají aplikační potenciál polyhydroxyalkanoáty? Za jak dlouhou dobu se tyto polymeru rozloží?
Studentka 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. Studentka 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