Use of carotenogenic yeasts to production of lipid soluble metabolites

Karotenoidy jsou v tuku rozpustné chemické sloučeniny, které se vyskytují jako přírodní barviva v mnoha rostlinách a chrání je před slunečním zářením. Lipidy jsou rovněž esenciální látky lipofilního charakteru a jsou součástí biomembrán. Jejich hlavní funkcí je především to, že slouží jako zásobárna energie pro buňku, ochranná funkce a tepelná ochrana před nepříznivými vlivy okolního prostředí. Tato bakalářská práce se zabývá kultivací vybraných rodů karotenogenních kvasinek, následnou izolací karotenoidů a dalších lipidických látek, které lze využít jako zdroj potenciálně prospěšných látek pro farmaceutický či kosmetický průmysl. Teoretická část se zabývá popisem karotenogenních kvasinek, chemickým složením a biosyntézou produkovaných metabolitů a popisem metod, které byly dále využity pro jejich stanovení. Experimentální část je zaměřena především na produkci lipidických látek různými kmeny kvasinek s využitím levných odpadních substrátů a aplikaci exogenního stresu (nutriční stres) k biotechnologické nadprodukci vybraných metabolitů s využitím modifikace produkčního média. Obsah karotenoidů, ergosterolu a koenzymu Q byl analyzován pomocí vysokoúčinné kapalinové chromatografie s PDA detektorem. Lipidy akumulované v buňkách kvasinek byly stanoveny s pomocí plynové chromatografie s FID detektorem. V této práci byly prostudovány kmeny Sporobolomyces pararoseus, Sporobolomyces metaroseus, Rhodotorula glutinis a Cystofilobasidium infirmominiatum. Jako odpadní substráty a zdroje uhlíku byly v této práci použity glycerol, který vzniká jako odpadní produkt při výrobě biopaliv a syrovátka, jako nevyužitelný produkt v mlékárenských technologiích. Nejlepší schopnost produkce na odpadních substrátech byla pozorována u kmene Rhodotorula glutinis a Cystofilobasidium infirmominiatum.Carotenoids are fat-soluble chemical compounds that occur as natural pigments in many plants and protect them from sunlight. Lipids are also essential lipophilic substances and they are part of biomembranes. Their main function is primarily to serve as a power supply for the cell, protective function and thermal protection against adverse environmental influences. This bachelor thesis deals with cultivation of selected carotenoid yeast genes, subsequent isolation of carotenoids and other lipid substances, which can be used as a source of potentially beneficial substances for the pharmaceutical or cosmetic industry. The theoretical part deals with the description of carotenoid yeasts, chemical composition and biosynthesis of the metabolites produced, and description of the methods used for their determination. The experimental part is focused mainly on the production of lipid substances by various strains of yeasts using cheap waste substrates and the application of exogenous stress (nutritional stress) to the biotechnological overproduction of selected metabolites using the modification of the production medium. The content of carotenoids, ergosterol and coenzyme Q was analyzed by high performance liquid chromatography with a PDA detector. The lipids accumulated in yeast cells were determined by gas chromatograph with a FID detector. In this work the strains of Sporobolomyces pararoseus, Sporobolomyces metaroseus, Rhodotorula glutinis and Cystofilobasidium infirmominiatum were studied. As waste substrates and carbon sources were used glycerol, which is produced as a waste product in the production of biofuels and whey as an unusable product in dairy technology. The best production on waste substrates was observed in the strains Rhodotorula glutinis and Cystofilobasidium infirmominiatum.