Produkce rhamnolipidů při vsádkové kultivaci v bioreaktoru

Transkript

1 Seznam sekcí a složení komisí ústav 319 Komise: Předseda: Členové: (přednášková) B35, 9:00 doc. Ing.Tomáš Brányik, PhD Ing. Irena Kolouchová, PhD Ing. Barbora Branská, PhD Soutěžící: Bc. Kateřina Hrůzová (M1) Bc. Filip Korda () Bc. David Kundrát () Bc. Michaela Míčová () Bc. Jiří Novotný () Bc. Lucie Palánová () Bc. Jakub Ruffer () Bc. Martin Vácha () Bc. Markéta Válková () Produkce rhamnolipidů při vsádkové kultivaci v bioreaktoru Kateřina Hrůzová M1 Biotechnologie prof. Ing. Jan Masák, CSc., Ing. Richard Ježdík Biosurfaktanty jsou povrchově aktivní látky produkované širokou škálou mikroorganismů. Jednou z nejstudovanějších skupin biosurfaktantů jsou glykolipidy. Biosurfaktanty mají ve srovnání s klasickými surfaktanty mnohé výhody, mezi něž patří nízká toxicita, vysoká aktivita a vyšší stabilita při extrémních teplotách, ph a solnosti prostředí. Ačkoli, se jeví rhamnolipidy jako slibná alternativa k syntetickým surfaktantům, jejich komerční rozšíření je limitováno vysokými produkčními náklady. To je způsobeno nízkými výtěžnostmi bioprocesu a následnou izolací produktu. Výtěžnost bioprocesu lze ovlivnit kultivačními podmínkami (teplota, ph, množství rozp. kyslíku, složení kultivačního média atd.) Tato práce je začleněna do dlouhodobého výzkumu pracovní skupiny zabývající se produkcí a charakterizací rhamnolipidů. Tato práce je zaměřena na sledování vlivu vedení bioprocesu (teplota, ph, koncentrace rozpuštěného kyslíku, velikost počátečního inokula) v laboratorním bioreaktoru na produkci rhamnolipidů pomocí bakterie Pseudomonas aeruginosa DBM U této bakterie byla v minulosti potvrzena významná produkce rhamnolipidů v přítomnosti glycerolu jako zdroje uhlíku.

2 Aplikace metod pro zvýšení trvanlivosti nefiltrovaného piva Filip Korda prof. Ing. Pavel Dostálek, CSc. V posledních letech došlo k masivnímu nárůstu počtu minipivovarů, jenž vyvolal zvýšený zájem konzumentů o nefiltrované pivo, na který byla nucena zareagovat rovněž většina renomovaných českých pivovarů. Z důvodu transportu nefiltrovaného piva mimo místo výroby a jeho často značnou mikrobiologickou nestabilitu je nutné nalézt snadnou a spolehlivou metodu stabilizace nefiltrovaného piva. Cílem této práce bylo ověřit účinnost průtokového pasteračního zařízení v provozu malého pivovaru při aplikaci 40 a 80 pasteračních jednotek (PJ) na čerstvé nefiltrované pivo a na totožné pivo s přídavkem běžné bakteriální kontaminace. U všech těchto piv byl následně proveden mikrobiologický rozbor, který prokázal u obou PJ absolutní mikrobistatickou účinnost. Dále byl měřen profil těkavých látek (esterů, vyšších alkoholů a nižších mastných kyselin) metodou GC-MS, ověřený senzorickou analýzou se statistickým vyhodnocením. Při aplikaci 40 PJ byl prokázán nárůst senzoricky žádoucích látek. Optimálnost 40 PJ byla potvrzena měřením změny antioxidační kapacity před a po pasteraci pomocí stanovení počtu volných radikálů metodou elektronové spinové rezonance (ESR). Vliv přírodních látek na biofilm oportunně pathogenních mikroorganismů Bc. Dávid Kundrát Ing. Olga Maťátková, Ph.D., Ing. Eva Kvasničková Candida albicans je oportunně patogenní kvasinka, která dokáže velice rychle a efektivně vytvářet rozsáhlé biofilmy na pevném povrchu. Tyto biofilmy se stávají stabilním zdrojem nových buněk, které C. albicans využívá ke své následné proliferaci do okolního prostředí. Tento sled událostí se může odehrávat například v těle imunodeficientního pacienta, jehož organismus je při napadení C. albicans vystaven hrozbě velice vážné systémové infekce. Jedním ze zásadních kroků při tvorbě nového biofilmu, je adheze volných planktonických buněk pomocí specifických interakcí s pevným povrchem. Mechanismus adheze C. albicans je tedy intenzivně studován, za účelem nalezení možností inhibice tvorby biofilmu. Náplní této práce bylo testování účinku přírodních látek, flavonu baicaleinu a dvou stilbenů resveratrolu a pterostilbenu, na mikrobiální adhezi C. albicans DBM Pro vyhodnocení vlivu těchto látek na adhezi C. albicans DBM 2164, bylo použito stanovení metabolické aktivity adherovaných buněk metodou MTT, a dále bylo pomocí krystalové violeti (KV) kvantifikováno celkové množství biomasy adherovaných buněk. Při použití resveratrolu o koncentraci 290 mg/l bylo dosaženo snížení adheze této kvasinky na pevný povrch o 74 %, a zároveň byla metabolická aktivita adherovaných buněk snížená o 93 %.

3 Biologicky aktivní látky a jejich vliv na oportunní patogeny Bc. Michaela Míčová Ing. Olga Maťátková, Ph.D. Mikrobiální biofilmy jsou společenstva bakterií či jednobuněčných eukaryot rostoucích na různých druzích povrchů. Vzhledem ke vznikající rezistenci oportunních patogenů, komplikujících například použití chirurgických implantátů, vůči známým anti-biofilmovým látkám, je více než nutností vývoj a charakteristika sloučenin nových. Jednou z možných alternativ jsou anorganické borany, zejména pak jejich metalokomplexy, které jsou skupinou látek zkoumanou pro své významné farmakologické vlastnosti. Cílem naší práce bylo studium biologicky aktivních boranových látek kobalt bis-1,2-dikarbollidu (SK-1) a jeho aminoderivátu (SK-2) na bakterie Staphylococcus aureus DBM 3178, Staphylococcus epidermidis DBM 3179 a Enterococcus faecalis DBM Prováděny byly stabilitní testy těchto látek uchovávaných ve formě roztoku, sledováním změn v jejich antibakteriální účinnosti v čase na růst suspenzních populací vybraných bakterií. Dále byl sledován vliv těchto látek na eradikaci předem vytvořeného biofilmu za účelem stanovení minimální koncentrace eradikující biofilm (MBEC 80) pomocí metody MTT a změny celkového množství biomasy zralého biofilmu barvením krystalovou violetí, kdy například při vlivu SK-1 na biofilm E. faecalis byla stanovena hodnota MBEC 80 na 5 mg/l. Charakterizace vybraných lignolytických a celulolytických enzymů produkovaných mikroorganismy Bc. Jiří Novotný doc. Dr. Ing. Petra Patáková, RNDr. Jan Kolek Lignocelulózová biomasa obsahuje potenciálně nevyčerpatelný, obnovitelný zdroj energie, který je uložen zejména v celulóze. Bohužel je celulóza doprovázena dalšími látkami (lignin, hemicelulóza). Tyto tři komponenty jsou pevně vázány v lignocelulózovém komplexu, který není pro většinu mikroorganismů využitelný. Cílem práce byla detekce lignolytických a celulolytických enzymů produkovaných vláknitou houbou (Phanerochaete chrysosporium CCM 8074) a dvěma aktinomycetami (Nonomuraea gerenzanensis, Streptomyces coelicolor A3 (2)) v různých médiích. U obou aktinomycet byla potvrzena a následně proměřena aktivita lignolytických enzymů. Nejvyšší lignolytickou aktivitu vykazoval enzym manganistan peroxidáza (29,8 U/L) po 11 dnech kultivace Nonomuraea gerenzanensis. Obecně byla nejvyšší lignolytická aktivita měřena mezi dnem kultivace. Celulolytická aktivita byla detekována u všech třech mikroorganismů, nejvyšší hodnoty byly naměřeny při kultivaci Phanerochaete chrysosporium ve WS mediu po 18 dnech kultivace (3321,2 U/L). Hrubá charakterizace celulolytických enzymů byla provedena při růstu na agarových plotnách, kde zdrojem uhlíku byla CMC (detekce endo-glukanázové aktivity), Avicel (exo-glukanázová aktivita) a celobióza (β-glukosidázová aktivita).

4 Identifikace sekundárních metabolitů u bakterií, které obsahují biosyntetické genové shluky pyrrolobenzodiazepinů Bc. Lucie Palánová prof. Ing. Jan Masák, CSc., Ing. Jiří Janata, CSc. Pyrrolobenzodiazepiny (PBD) jsou biologicky aktivní sekundární metabolity produkované převážně bakteriemi rodu Streptomyces. U PBD byl prokázán protirakovinný účinek, a proto jsou tyto látky zajímavé z pohledu farmaceutického průmyslu. Objev nových PBD by tedy významně přispěl k rozšíření základního fondu látek, které mají potenciál k vývoji léků proti rakovině. Pro základ této práce jsme využili rapidně rostoucí množství dat z různých sekvenačních projektů uveřejněných v databází NCBI. Analýzou těchto dat bylo nalezeno několik genových shluků, které sice kódují proteiny nezbytné pro biosyntézu PBD, na druhou stranu se nejedná o kopii shluků pro biosyntézu již známých PBD. Navíc jsou tyto genové shluky obsaženy v kmenech, u kterých se dosud nikdo nezabýval jejich charakterizací z hlediska produkce PBD. Cílem této práce bylo ověřit pomocí polymerázové řetězové reakce (PCR), zda kmeny pořízené na základě výše uvedené analýzy dat opravdu obsahují očekávaný biosyntetický genový shluk, tyto kmeny kultivovat v různých médiích a pomocí LC- MS analýzy je produkčně charakterizovat. V případě produkce nových PBD se dále pokusíme určit jejich strukturu s využitím fragmentačních hmotnostních spekter. Vliv technologie výroby ciderů na jejich složení Bc. Jakub Ruffer Ing. Marcel Karabín, PhD. Obliba cideru v České republice v posledních letech výrazně roste. Ačkoliv většina běžně dostupných ciderů je vyráběna průmyslově, velkými nápojářskými, často zahraničními společnostmi, roste i množství malých výrobců používajících tradiční technologie. Aroma nápoje je závislé na obsahu těkavých látek, zejména esterů, vyšších alkoholů a organických kyselin. Část těchto látek je přirozeně obsažena v jablkách, ale většina jich vzniká v průběhu fermentace, jako produkt mikrobiálního metabolismu. Hlavním cílem práce je sledování vlivu použití různých druhů běžně dostupných pivovarských a vinařských kvasinek, nebo pouze přirozené mikroflóry na obsah vybraných senzoricky aktivních těkavých látek. Znalost těchto dat bude využita při výběru vhodného způsobu vedení fermentace při malovýrobě cideru.

5 Vysoká škola chemicko-technologická v Praze Charakterizace izolovaných termofilních bakterií Bc. Martin Vácha doc. Ing. Martin Halecký, Ph.D Mnoho odpadních produktů průmyslových výrob se vyznačuje vysokými a současně kolísajícími teplotami. Pro dekontaminační biotechnologie je proto výhodné (a někdy i nezbytné) použití mikroorganismů schopných vysokých degradačních účinností i za zmíněných specifických podmínek. Cílem této práce bylo získání čistých kultur termofilních a termotolerantních mikroorganismů a jejich následná charakterizace. Vzorky s potenciálním obsahem mikroorganismů s degradačními vlastnostmi, pocházející z aktivovaného kalu čistírny odpadních vod, byly podrobeny obohacovacím kultivacím (3 týdny při 50 C) za přídavků fenolu, směsi 4-nitrofenolu (4-NF) a 4-nitrotoluenu (4-NT) a dimethylsulfidu (DMS) jako jediných zdrojů uhlíku a energie. Takto získané směsné populace byly dále zaočkovány na pevné agarové půdy za účelem izolace jednotlivých kmenů. Získané izoláty (2 z fenolové směsné kultury, 2 ze směsi 4-NF a 4-NT a 7 z DMS) byly dále charakterizovány z hlediska morfologie kolonií a buněk, produkce spor, vlivu teploty na růst a přežití jednotlivých izolátů a z hlediska degradačních vlastností vůči vybraným polutantům životního prostředí. Vliv nízkoteplotního plazmatu na biofilm Bc. Markéta Válková prof. Ing. Jan Masák, CSc. V poslední době se potýkáme se stále častěji vznikající rezistencí mikroorganismů vůči celé řadě antibiotických sloučenin. Látky používané v běžné praxi již nejsou ve většině případů dostatečně účinné, aby zabránily růstu buněk a následně tvorbě a rozvoji biofilmu. Jednou z možností, jak docílit efektivního a šetrného antimikrobiálního či anti-biofilmového působení, bez prokázaných vedlejších účinků, je využití nízkoteplotního plazmatu (NTP). NTP nazýváme částečně či úplně ionizovaný proud plynu, v němž jsou excitovány na vysokou energii pouze elektrony, proto nedochází k zahřívání exponovaných předmětů. Cílem této práce bylo ověřit citlivost vybraných gram-negativních bakterií Escherichia coli DBM 3125, Pseudomonas aeruginosa DBM 3081 a 3777 k působení NTP. Byla testována odolnost předem vytvořeného biofilmu k působení NTP či antibiotika polymyxinu B, a následně byl sledován vliv kombinace obou těchto antimikrobiálních/anti-biofilmových agens. Účinnost těchto dvou faktorů byla stanovena pomocí metody MTT a barvením krystalovou violetí. Biofilm PA DBM 3777 vykazoval, po působení kombinace 30 minut NTP a 15 mg/l polymyxinu B, 15 % metabolickou aktivitu (samostatně 30 minut NTP inhibuje aktivitu biofilmu na 52 % a 15 mg/l polymyxinu B na 56 %).