Simultaneous co-cultivation of selected strains of carotenogenic yeasts and autotrophic bacteria

Předložená diplomová práce byla zaměřena na studium kokultivací vybraných mikroorganismů, kterými byly karotenogenní kvasinky a sinice. V těchto kokultivacích byla srovnávána produkce vybraných metabolitů. Mezi hlavní sledované metabolity byly řazeny karotenoidy, steroly, koenzym Q10, chlorofyly a lipidy. Dále se tato práce zaměřila na studium a možnosti optimalizace produkce lipidů a lipidových látek u vybraných kmenů karotenogenních kvasinek a druhů sinic. Teoretická část se zabývá popisem karotenogenních kvasinek, sinic a chemickým složením produkovaných metabolitů. Kvasinky a sinice obsahují karotenoidy, přírodní pigmenty, řazené mezi antioxidanty. Jako antioxidanty mají výrazné biologické účinky v lidském organismu, mezi kterými jsou například protinádorové a protizánětlivé účinky, či účinky proti neurodegenerativním nemocem. Dalšími metabolity mikroorganismů s pozitivním vlivy na lidské tělo jsou ergosterol a koenzym Q. Chlorofyl produkovaný sinicemi nachází uplatnění v potravinářském průmyslu jako zelené barvivo. Lipidy vytvářené těmito mikroorganismy obsahují velké množství nenasycených mastných kyselin nacházejících uplatnění v kosmetice nebo farmacii. V teoretické části byly také popsány jednotlivé analytické metody, kterými byla zjišťována produkce sledovaných metabolitů. Experimentální část je zaměřená na produkci karotenoidů, sterolů, koenzymu Q10 a chlorofylu, které jsou stanovovány pomoci HPLC, lipidy a profil mastných kyselin jsou stanovovány pomocí GC. Stanovované metabolity jsou sledovány v různých druzích kokultivačních partnerů (karotenogenní kvasinka a sinice) v médiích s různými přídavky makroprvků (P, N a Mg). Poté následoval experiment kokultivací s použitím odpadních olejů (fritovací a kávový olej) a studium vlivu odpadních olejů přidávaných do kokultivací. Kokultivační experimenty potvrdily schopnost společného růstu karotenogenních kvasinek a sinic. Nejlepších výsledků bylo dosaženo u dvojic Rhodosporidium toruloides a Anabena torulosa, Rhodosporidium toruloides a Arthrospira maxima.The submitted diploma thesis was focused on the study of co-cultivation of selected microorganisms, which were carotenogenic yeasts and cyanobacteria. The production of selected metabolites was compared in these co-cultivations. The main metabolites monitored were carotenoids, sterols, coenzyme Q10, chlorophylls and lipids. Furthermore, this work focused on the study and possibilities of optimizing the production of lipids and lipid substances in selected strains of carotenogenic yeasts and cyanobacterial species. The theoretical part is focused on the description of yeasts, especially carotenogenic yeasts, cyanobacteria and the chemical composition of the produced metabolites. Microorganisms such as yeast and cyanobacteria contain carotenoids, which are natural pigments and are classified as antioxidants. As antioxidants, they have significant biological effects, such as effects on human health. Coenzyme Q has a positive effect on the functioning of organs in the human body. Chlorophyll is widely used in the food industry as a green dye. Lipids produced by microorganisms contain a large amount of unsaturated fatty acids, which is currently used in cosmetics or pharmacy. The theoretical part also described the individual analytical methods by which the production of the monitored metabolites could be determined. The experimental part is focused on the production of carotenoids, sterols, coenzyme Q10 and chlorophyll, which were determined by HPLC, lipids and fatty acid profile were determined by GC. The determined metabolites are monitored in different types of co-culture partners (carotenogenic yeast and cyanobacteria) in media with different additions of macroelements (P, N and Mg). This was followed by a co-cultivation experiment using waste oils (frying and coffee oil) and a study of the effect of waste oils added to co-cultivations. Co-cultivation experiments confirmed the ability of carotenogenic yeasts and cyanobacteria to grow together. The best results were obtained with Rhodosporidium toruloides and Anabena torulosa, Rhodosporidium toruloides and Arthrospira maxima.