Optimalizace produkce a stabilizace biologicky aktivních látek z vybraných druhů kvasinek a mikrořas a jejich směsných kultur - Šimanský, Samuel (Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická, 2024)
Mikroriasy a červené kvasinky sú dve odlišné, no veľmi cenné skupiny mikroorganizmov, ktoré si v biotechnológii získali značnú pozornosť vďaka svojim všestranným aplikáciám a schopnostiam udržateľnej produkcie bioaktívnych metabolitov. V tejto dizertačnej práci bolo preskúmaných niekoľko tém a testovaných niekoľko hypotéz. Najprv bola stanovená stabilita lipidových bioaktívnych zlúčenín produkovaných týmito skupinami mikroorganizmov v etanolových a hexánových extraktoch, spolu s testami účinnosti extrakcie do týchto rozpúšťadiel. V ďalšej časti tohto výskumu bolo uskutočnených niekoľko pokusov o spoločnú kultiváciu s cieľom nájsť najvhodnejší pár pre spoločnú kultiváciu za modifikovaných podmienok, ako sú rôzne koncentrácie makroživín alebo prítomnosť olejov ako uhlíkových substrátov. V následnom výskume boli vybrané dva kmene mikrorias z provincie Huelva, Španielsko, na experimenty týkajúce sa vystavenia metylortuti, aby sa zhodnotili jej účinky na zdravie kultúry, miera bioakumulácie a potenciálne aplikácie pre bioremediácie. V poslednej časti tohto výskumu bol jeden z predtým testovaných kmeňov mikrorias vystavený experimentu s postupným zvyšovaním soľného stresu s cieľom zistiť potenciál jeho kultivácie v mierne slanom prostredí. Experimenty so stabilitou potvrdili, že lipidové zlúčeniny v extraktoch skúmaných v tomto výskume boli najstabilnejšie pri teplote -32 °C a pridanie tokoferolu môže zlepšiť stabilitu pri 4 °C a 22 °C. Experimenty spoločnej kultivácie ukázali, že vybrané kmene mikrorias a kvasiniek môžu koexistovať a sú schopné symbiotického rastu v navzájom výhodnom médiu. Výsledky methylortuťových expozičných experimentov dvoch kmeňoch mikrorias zo Španielska naznačujú, že tieto kmene boli schopné rastu pri vystavení až do koncentrácie 80 nM metylortuti, avšak vykazovali znížené rastové parametre a zmeny na ultraštruktúre buniek a prejavili vysokú bioakumuláciu metylortuti. Nakoniec, kmeň mikrorias vystavený postupnému soľnému stresu v zväčšených kultivačných nádobách ukázal znížený rast a nižší obsah požadovaných lipidových zlúčenín, čo naznačuje, že biologická adaptácia tohto kmeňa na vyššie koncentrácie NaCl nie je biotechnologicky významná.

Microalgae and red yeast are two distinct yet highly valuable groups of microorganisms that have gained significant attention in biotechnology due to their versatile applications and capabilities of sustainable production of bio-active metabolites. In the present Doctoral Thesis, several topics were explored, and hypotheses were tested. At first, the stability of lipidic bio-active compounds produced by both groups of microorganisms was determined in ethanol and hexane extracts, along with tests of extraction efficiency to these solvents. In the next part of this research, several co-cultivation attempts were made with aim to find the best performing co-cultivation pair under modified conditions, such as varying concentrations of macronutrients or oils as carbon substrates. In the subsequent research, two strains of microalgae local to Huelva province, Spain, were selected for experiments dealing with methylmercury exposure, to assess its effects on culture health, bioaccumulation properties and potential bioremediation applications. In the last part of this research, one of the previously tested strains of microalgae was subjected to progressive salt stress experiment, with aim to find out potential in its cultivation in slightly saline environment. The stability experiments confirmed that the lipidic compounds in extracts investigated in this research were most stable at -32 °C and the addition of tocopherol can improve stability at 4 °C and at 22 °C. The co-cultivation experiments showed that the selected strains of microalgae and yeast can co-exist and are capable of symbiotic growth, in a mutually convenient medium. The results of methylmercury exposure experiments on two microalgae strains from Spain indicated that these strains were capable of growth when exposed up to 80 nM concentration of methylmercury but showed reduced growth parameters and changes on the cell ultrastructure and exhibited high bioaccumulation of methylmercury. Lastly, the microalgae subjected to progressive salt stress in upscaled cultivation vessels showed reduced growth and lower contents of desired lipidic compounds, indicating that a biological adaptation of this strain to higher NaCl concentrations is not biotechnologically significant.
Optimization of production and stabilization of biologically active substances from some yeasts and microalgae and their mixed cultures
Keywords: Kvasinky; mikroriasy; karotenoidy; chlorofyl; ortuť; lipidy; ko-kultivácia; Yeast; microalgae; carotenoids; chlorophyll; mercury; lipids; co-cultivation