Abstrakty sekce Biotechnologie II - Ústav biotechnologie

Vysoká škola chemicko-technologická v Praze
Fakulta potravinářské a biochemické technologie
SVK 2015
Biotechnologie II (přednášková)
A12, 9:00
Sekce:
Komise:
Předseda:
Členové:
prof. Ing. Pavel Dostálek, CSc.
doc. Ing. Martin Halecký, PhD
Ing. Michaela Rumlová, PhD
Soutěžící:
Bc. Tomáš Bártek (M2)
Bc. Josef Červený (M2)
Bc. Marek Drahokoupil (M2)
Bc. Vojtěch Hanko (M2)
Bc. Kristýna Hermannová (M2)
Bc. Jan Chmelík (M2)
Bc. Dávid Kundrát (M2)
Bc. Kristýna Lokočová (M2)
Bc. Lucie Marková (M2)
Bc. Filip Ulmann (M2)
Sekce:
Biotechnologie II (přednášková)
Vlivy rozpouštědel na změny genové exprese u
solventogenních klostridií
Autor:
Ročník:
Ústav:
Školitel:
Bc. Tomáš Bártek
M2
Ústav biotechnologie
doc. Dr. Ing. Petra Patáková, Mgr. Jan Kolek
V současnosti je stále větší zájem o rozvoj technologií na výrobu chemikálií a biopaliv
z obnovitelných zdrojů. V souvislosti s tímto trendem je zajímavou možností výroby biopaliv
produkce butanolu pomocí klostridií. Butanol je organická látka využitelná jako potenciální
biopalivo a je základní surovinou pro výrobu dalších látek, mezi které patří např. bioplasty.
Jelikož se jedná o alkohol, je butanol velmi toxický pro bakteriální buňky, včetně producenta,
a proto se ho během anaerobní fermentace vytvoří pouze malé množství. Cílem této práce
bylo navrhnout funkční metodu pro sledování genové exprese u producenta butanolu
Clostridium pasteurianum NRRL B-598 pomocí metody RT-qPCR za použití fluorescenčně
značených hydrolyzačních sond. Nejprve byla optimalizována metoda pro přípravu vzorku
(izolace RNA, reverzní transkripce atd.) a ze čtyř kandidátních genů byl určen nejstabilnější
gen (rpsJ), který může být u této bakterie použit pro relativní kvantifikaci genové exprese.
Metoda RT-qPCR byla následně použita pro sledování exprese dvou genů, které byly na
základě homologie jejich aminokyselinové sekvence vybrány jako geny, které by mohly hrát
roli v efluxu butanolu z buněk během butanolové fermentace. Jejich exprese byla sledována
jak v průběhu standardní butanolové fermentace, tak za umělého přídavku butanolu.
Vysoká škola chemicko-technologická v Praze
Fakulta potravinářské a biochemické technologie
SVK 2015
Sekce:
Biotechnologie II (přednášková)
Studium profilu volných, vázaných a esterifikovaných
polyfenolů v ječmeni a sladu
Autor:
Ročník:
Ústav:
Školitel:
Bc. Josef Červený
M2
Ústav biotechnologie
Ing. Marcel Karabín, PhD, Ing. Lukáš Jelínek, PhD.
Polyfenoly jsou ve výrobě sladu a piva tradičně chápány jako látky s mnohými
technologickými vlastnostmi, v poslední době se však do popředí zájmu dostávají i díky svým
účinkům na lidské zdraví. Z dřívějších výsledků vyplývá, že ječné polyfenoly procházejí
během sladování velmi výraznými změnami, které mohou ve výsledku mít nemalý vliv na
konečné vlastnosti sladu, a je pravděpodobné, že vhodnou volbou technologických
parametrů sladování je možné tyto změny ovlivnit a docílit tak sladu s požadovaným
polyfenolovým složením. Tyto změny jsou však dostatečně prozkoumány jen z hlediska
polyfenolů volných a ukazuje se, že tato frakce tvoří jen malý podíl všech polyfenolů
obsažených v ječném zrně.
Cílem této práce je tedy zjištění zastoupení a obsahu jednotlivých polyfenolů v každé
z polyfenolových frakcí (volná, esterifikovaná a vázaná) ječmene a z něho vyrobeného sladu
a současně nastínění přeměn jednotlivých frakcí v průběhu sladování. Pro analýzu byla
využita vysokoúčinná kapalinová chromatrografie s detektorem diodového pole.
Sekce:
Biotechnologie II (přednášková)
Sledování průběhu ABE fermentace s využitím mikroskopie
a průtokové cytometrie
Autor:
Bc. Marek Drahokoupil
Ročník: M2
Ústav:
Ústav biotechnologie
Školitel: Ing. Barbora Branská, PhD., Mgr. Jan Kolek
Práce se zabývá sledováním průběhu ABE fermentace u rodů Clostridium pasteurianum a
Clostridium beijerinckii v závislosti na složení kultivačního média. Byly provedeny fermentace
na TYA a RCM médiu o různé vstupní koncentraci glukózy. Viabilita spolu s fyziologickými
změnami obou populací byly sledovány pomocí průtokové cytometrie a fluorescenčního
značení. Jako fluorescenční barviva byly použity propidium jodid (PI) v kombinaci s
karboxyfluorescein diacetátem (CFDA) nebo fluorescenčním barvivem SYTO 9 a dále bisoxonol. Obě zvolené kombinace fluorescenčních sond odrážely aktuální viabilitu populace,
přičemž při použití CFDA s PI bylo navíc možné stanovit zastoupení zralých spor. Bis-oxonol
množství viablních buněk výrazně podhodnocoval. U obou kultur byl pozorován odlišný
průběh ABE fermentace na TYA a RCM médiu; zatímco C. pasteurianum produkoval
rozpouštědla na obou médiích, u C. beijerinckii byla po acidogenní fázi na RCM médiu
kultura inhibována poklesem pH. Nejvyšší koncentrace 13,2 g/l rozpouštědel byla dosažena
u C. pasteurianum na RCM médiu se vstupní koncentrací glukózy 50 g/l.
Vysoká škola chemicko-technologická v Praze
Fakulta potravinářské a biochemické technologie
SVK 2015
Sekce:
Biotechnologie II (přednášková)
Využití odhořčených chmelových materiálů v pivovarství
Autor:
Ročník:
Ústav:
Školitel:
Bc. Vojtěch Hanko
M2
Ústav biotechnologie
Ing. Lukáš Jelínek, Ph.D.
Odhořčený chmelový materiál vzniká jako vedlejší produkt výroby lupulinových pelet (T45) či
chmelových extraktů (ethanolových i CO2) a vyznačuje se velmi vysokým obsahem
polyfenolů. U těchto látek byla kromě pozitivních účinků na lidské zdraví prokázána i celá
řada technologicky významných vlastností, které mohou přispívat k intenzifikaci výroby piva
či zlepšení jeho kvality.
V této práci byly použity čtyři odhořčené chmelové materiály (tři zbytky po CO 2 extrakci a
jeden zbytek po výrobě pelet T45) a jeden taninový extrakt připravený z výše uvedeného
zbytku po výrobě pelet T45. Tyto materiály byly analyzovány na obsah technologicky
významných polyfenolů, a to konkrétně flavan-3-olů, flavonolů, fenolových kyselin a
prenylovaných flavonoidů. Dále byla hodnocena jejich antioxidační kapacita a senzorické
vlastnosti. V následující části práce byl zkoumán vliv přídavku čerstvého a zoxidovaného
taninového extraktu do varní vody na rychlost filtrace sladiny (v laboratorním měřítku). Dále
byly zjišťovány možnosti obohacení světlé i tmavé mladiny xanthohumolem prostřednictvím
přídavku odhořčených chmelových materiálů v různých fázích chmelovaru.
Sekce:
Biotechnologie II (přednášková)
Vliv sraženin anorganických solí na autoflokulaci
jednobuněčných řas
Autor:
Ročník:
Ústav:
Školitel:
Bc. Kristýna Hermannová
M2
Ústav biotechnologie
doc. Ing. Tomáš Brányik, Ph.D.
V rámci celosvětového měřítka jsou mikrořasy často zmiňovaným a studovaným tématem.
Jsou zdrojem mnoha cenných produktů (sacharidy, polynenasycené mastné kyseliny,
pigmenty a proteiny), díky kterým mají velké potencionální využití (produkce biopaliv, jejich
využití pro čištění odpadních vod, doplněk stravy). Celá technologie má zásadní nedostatek,
který je prozatím znevýhodňuje oproti komerčně využívaným technologiím – její vysoká
cena. Přibližně 20 – 30 % z celkové ceny tvoří sklizeň zmíněných mikroorganismů. Velká
pozornost se proto ubírá především tímto směrem. Na základě provedených studií bylo
navrhnuto několik potenciálně využitelných metod. Jednou z nich je autoflokulace. Mnohé
výzkumy tento způsob sklizně často používají, ale její přesný mechanismus zatím nebyl
systematicky studován ani podrobně popsán. Jedním ze zásadních faktorů pro autoflokulaci
je přítomnost anorganických solí, konkrétně iontů Ca2+ a Mg2+. Cílem této práce je
systematický přístup k jevu autoflokulace, popis vlastností mikroprecipitátu, obsahující
zmíněné ionty, a snahy o potvrzení a doplnění informací dostupných k tomuto tématu.
Vysoká škola chemicko-technologická v Praze
Fakulta potravinářské a biochemické technologie
SVK 2015
Sekce:
Biotechnologie II (přednášková)
Produkce kyseliny mléčné jako stavebního bloku pro
výrobu bioplastů
Autor:
Ročník:
Ústav:
Školitel:
Bc. Jan Chmelík
M2
Ústav biotechnologie
Dr. Ing. Leona Paulová
Cílem práce je optimalizace produkce kyseliny mléčné jako stavebního bloku pro syntézu
bioplastů. Nejprve byly provedeny screeningové testy patnácti bakteriálních producentů
z rodu Lactobacillus a Lactococcus. Pro další práci byly zvoleny kmeny Lactobacillus casei
CCDM 198 a Lactobacillus rhamnosus 1828, které měly výtěžnost 97 a 96% a optickou
čistotu L-formy kys. mléčné vyšší než 90%. U těchto kmenů byl sledován vliv kultivačních
podmínek (přítomnost kyslíku, počáteční koncentrace zdroje uhlíku) na tvorbu kyseliny
mléčné. Bylo zjištěno, že není nutné kmeny kultivovat v anaerobní atmosféře a jako
nejvhodnější byla stanovena počáteční koncentrace glukózy 40 g/l.
S vybranými kmeny byly provedeny vsádkové a přítokované kultivace v laboratorním
bioreaktoru, ve vsádkové kultivaci kmen Lactobacillus casei CCDM 198 dosahoval téměř
teoretické výtěžnosti kyseliny mléčné, Lactobacillus rhamnosus 1828 vyprodukoval 36,9 g/l
kyseliny mléčné. V přítokované kultivaci se podařilo u prvního z kmenů vyprodukovat 95,2 g/l
kyseliny mléčné, Lactobacillus rhamnosus za těchto podmínek produkoval 75,7 g/l kyseliny
mléčné. Předmětem další práce bude optimalizace přítoku glukózového média s cílem zvýšit
produkci kyseliny mléčné.
Sekce:
Biotechnologie II (přednášková)
Fenotypově podmíněné vlastnosti kvasinky Candida
parapsilosis
Autor:
Ročník:
Ústav:
Školitel:
Bc. Dávid Kundrát
M1
Ústav biotechnologie
Ing. Olga Maťátková, PhD., Ing. Eva Kvasničková
Candida parapsilosis je oportunní patogen, který má na svědomí početné případy
systémových infekcí u imunodeficientních jedinců. Jednou ze specifických vlastností této
kvasinky je její schopnost změnit fenotyp a přizpůsobit se tak vnějším podmínkám. Změna
fenotypu má zásadní dopad na mnoho vlastností C. parapsilosis, jakými jsou například
filamentace, hydrofobita buněk či odolnost vůči antimikrobiálním látkám. Kombinace těchto
faktorů se projevuje také v biofilmech, které kvasinka vytváří, a v konečném důsledku mohou
vést ke zvýšení patogenity. Náplní této práce bylo srovnání dvou kmenů C. parapsilosis (CP
a CPM), které se zásadně odlišují ve svém fenotypu. Byla sledována schopnost tvorby
biofilmu pomocí automatického inverzního mikroskopu Cellavista a biofilmy obou kmenů byly
také vizualizovány pomocí konfokálního mikroskopu (SDCM). Dále bylo stanoveno působení
antibiotik a přírodních látek na mikrobiální adhezi (MAIC) a zralé biofilmy (MBEC) zmíněných
kmenů. Metodou MATH byl stanoven a srovnán index hydrofobity u buněk v biofilmu i u
suspenzních buněk a bylo zjištěno, že vláknitý fenotyp CPM vykazuje přibližně čtyř až
sedminásobně vyšší hydrofobitu než ovoidní fenotyp CP. Tato skutečnost zároveň koreluje
se zjištěním, že CPM vytváří biofilm rychleji než CP.
Vysoká škola chemicko-technologická v Praze
Fakulta potravinářské a biochemické technologie
SVK 2015
Sekce:
Biotechnologie II (přednášková)
Vliv N-acetylcysteinu a cinnamaldehydu na stabilitu
biofilmu oportunně patogenních mikroorganismů
Autor:
Ročník:
Ústav:
Školitel:
Bc. Kristýna Lokočová
M2
Ústav biotechnologie
prof. Ing. Jan Masák, CSc.; Ing. Martina Paldrychová
Biofilm můžeme definovat jako společenství mikroorganismů uložené v ochranné matrix
exopolysacharidů adherující k různým povrchům. Jsou podstatně odolnější proti vlivům
okolního prostředí a vykazují rezistenci vůči antibiotikům a dezinfekčním prostředkům. Ve
snaze nalézt vhodná činidla působící na tyto velice odolné struktury, byly extrahovány látky
z nesčetného množství rostlin a živočichů. Tato práce je zaměřena na schopnost přírodních
látek, N-acetylcysteinu (prekurzor glutathionu) a cinnamaldehydu (esenciální olej z kůry
skořicovníku), ovlivňovat stabilitu biofilmu gramnegativní bakterie Pseudomonas aeruginosa,
grampozitivní bakterie Staphylococcus epidermidis a kvasinky Candida parapsilosis. Na
základě účinku těchto látek na stabilitu biofilmu C. parapsilosis byly testovány také další
druhy kvasinek, a to Candida albicans a Candida krusei. Byla provedena vizualizace biofilmu
pomocí automatického mikroskopu Cellavista, množství biofilmu bylo kvantifikováno
barvením krystalovou violetí a metabolická aktivita buněk byla stanovena pomocí tetrazoliové
soli XTT. Přičemž nejvýraznější efekt těchto látek na stabilitu biofilmu byl prokázán u C.
parapsilosis, kdy došlo při nejvyšší testované koncentraci (100 mg/l) k poklesu metabolické
aktivity buněk o 51 % v případě cinnamaldehydu a o 59 % u N-acetylcysteinu.
Sekce:
Biotechnologie II (přednášková)
Vliv chitosanu na tvorbu a stabilitu biofilmu
Autor:
Ročník:
Ústav:
Školitel:
Bc. Lucie Marková
M2
Ústav biotechnologie
Prof. Ing. Alena Čejková, CSc., Ing. Eva Kvasničková
Tvorbou biofilmu získávají buňky mikroorganismů na odolnosti a jsou často rezistentní k
dříve běžně používaným antibiotikům. Pokud se biofilm vytvoří na povrchu lékařského
zařízení, jako je katétr, kloubní náhrada či umělá srdeční chlopeň, jedinou možností léčby je
v mnoha případech vyjmutí implantátu z těla pacienta. Kvasinky rodu Candida, schopné
tvorby biofilmu, jsou v posledních letech považovány za stále více virulentní. Jednu z nových
možností ovlivnění tvorby a stability biofilmu představují přírodní látky, například
polysacharid chitosan, který může být díky svým antimikrobiálním vlastnostem, netoxičnosti
a biologické odbouratelnosti vhodným kandidátem pro prevenci či léčbu kandidóz. Cílem této
práce bylo sledování ovlivnění tvorby a stability biofilmu kvasinek Candida krusei DBM 2163,
Candida parapsilosis DBM 2165 a Candida albicans DBM 2164 chitosanem a komerčně
dostupným antibiotikem amfotericinem B a to jak samostatně, tak ve vzájemné kombinaci.
Minimální adhezi inhibující koncentrace (MAIC) byly stanoveny metodou XTT, celkový obsah
biomasy biofilmu byl sledován barvením krystalovou violetí. Nejnižší MAIC chitosanu byla
stanovena u C. parapsilosis (5 mg/l). Zároveň byl potvrzen významný synergistický účinek
chitosanu a amfotericinu B při inhibici tvorby a stability biofilmu vybraných kvasinek.
Vysoká škola chemicko-technologická v Praze
Fakulta potravinářské a biochemické technologie
SVK 2015
Sekce:
Biotechnologie II (přednášková)
Stabilita pivní pěny
Autor:
Ročník:
Ústav:
Školitel:
Bc. Filip Ulmann
M2
Biotechnologie
doc. Ing. Tomáš Brányik PhD
Stabilní a na pohled atraktivní pivní pěna je jedním z nejvýraznějších kvalitativních znaků
piva. Stabilita pivní pěny je nejvíce ovlivněna koncentrací látek rozpuštěných v pivu. Tyto
sloučeniny se do piva dostávají zejména z použitých surovin, ale také z prostředí v průběhu
výrobního procesu. Mezi látky podporující stabilitu pěny se řadí bílkoviny, iso-α-hořké
kyseliny, kovové ionty a neškrobové polysacharidy. Naopak látky snižující stabilitu pivní pěny
jsou lipidy, zásadité aminokyseliny a stabilita může být také narušena vysokou koncentrací
etanolu. Prvotním cílem práce bylo vyvinout modelové pivo skládající se z klíčových
komponent ovlivňujících stabilitu pěny a statisticky ověřit význam těchto látek. Dále byl na
modelovém pivu studován vliv sorbentů, které jsou schopny prodloužit stabilitu pivní pěny.
Nejslibnější sorbenty vybrány na základě výsledků s modelovým pivem byly následně
testovány na reálných vzorcích piva.
Vysoká škola chemicko-technologická v Praze
Fakulta potravinářské a biochemické technologie
SVK 2015