Evaluation of grape pomace as carbon source for bacterial cellulose production

Tato bakalářská práce se zabývá studiem produkce bakteriální celulózy pomocí bakterie Gluconacetobacter xylinus. Obsahem teoretické části je stručná charakterizace G. xylinus, vlastností a využití bakteriální celulózy v současnosti. V experimentální části byla provedena optimalizace produkce bakteriální celulózy pomocí G. xylinus CCM 3611. Tato optimalizace se týkala hlavně pH, typu kultivace a použitého cukru jako zdroje uhlíku pro produkci. Touto optimalizací byly stanoveny nejlepší podmínky pro produkci bakteriální celulózy, konkrétně se jedná o pH 6,5. Jako nejlepší sacharid pro dynamickou produkci byla zjištěna manóza, hmotnost tohoto produktu byla 1156 mg na 100 ml produkčního média při koncentraci manózy 20 g/l. Molekulová hmotnost tohoto produktu pak byla 426,1 kg/mol. Pro statickou kultivaci byla jako nejlepší sacharid určena sacharóza. Nejvyšší výtěžek činil 1555 mg na 100 ml produkčního média při koncentraci sacharózy 20 g/l. Molekulová hmotnost tohoto produktu byla 441,9 kg/mol. Dále bylo provedeno srovnání dvou metod pro stanovení redukujících sacharidů – konkrétně metod dle Somogyi-Nelsona a metody s využitím dinitrosalicylové kyseliny. Z tohoto srovnání bylo zjištěno, že lepší pro stanovení je metoda Somogyi-Nelsona, která poskytovala sice nadhodnocené výsledky, ale oproti metodě DNS se jednalo o menší nadhodnocení. Nejlepší metodou je stále použití HPLC, ale pokud je třeba rychlého stanovení lze využít metodu SN. U vybraných vzorků byla zjištěna molekulová hmotnost. Ta se lišila v závislosti na použitém zdroji uhlíku. Závěrem možno konstatovat, že v moravském regionu je velká produkce vinařské biomasy. Proto se využití extraktu z hroznových výlisků jako zdroje uhlíku pro produkci bakteriální celulózy jeví zajímavě, hlavně z hlediska recirkulační ekonomiky. Výsledky ukázaly, že tento extrakt může být použit, a dokonce získáme vyšší výtěžek než v případě směsi industriálních cukrů.This bachelor thesis is focused on the production of bacterial cellulose by Gluconacetobacter xylinus. The theoretical part consists of a brief description of G. xylinus, properties and uses of bacterial cellulose. Firstly, the experimental part focuses on optimization of production of bacterial cellulose by G. xylinus CCM 4611. This optimization was focused on pH value, a cultivation type, and used carbon source for production. The optimal pH was 6.5. The carbon source showing the highest production of bacterial cellulose was mannose for the dynamic production and saccharose for the static production of bacterial cellulose. The second part of the experimental part focuses on a comparison of two methods for assaying reducing sugars – Somogyi-Nelson (SN) assay and dinitrosalicylic acid (DNS) assay. The comparison of two above mentioned methods showed that the results obtained by the SN method were very close to High performance liquid chromatography (HPLC) data. It can be concluded that HPLC method is the best method if we need to know the type of sugars but if we need only the quick determination of the sum of the reduction sugars, SN method is very suitable. 4 It can be concluded that the Moravian region produces a large amount of winery biomass. Therefore, the use of the pomace extract as a carbon source for the production of bacterial cellulose seems to be interesting mainly from the point of the recirculation economy. The obtained results showed that the grape sugar extract could be used, and from the production values, it is even more suitable for the production of bacterial cellulose than industrial sugars.