Studentská vědecká konference

Zvyšující se konkurence na pivním trhu motivuje pivovary k vývoji nových výrobků. Jednou z možností je fermentace mladiny netradičními mikroorganismy, pomocí kvasinek Saccharomyces boulardii. Jedná se o probiotický kmen S. cerevisiae s pozitivními účinky na lidské zdraví, zejména na střevní mikroflóru a imunitní systém. Vzhledem ke schopnosti S. boulardii zkvašovat hlavní cukry přítomné v mladině se nabízí aplikace pro výrobu nízkoalkoholického nebo nealkoholického piva se zdravotním benefitem. Cíl práce spočívá v optimalizaci provozních podmínek kvašení probiotickou kvasinkou. Byly studovány růstové vlastnosti S. boulardii v médiu s obsahem dextrinů, laktosy, fruktooligosacharidů a s přídavkem různých koncentrací ethanolu a iso-α- hořkých kyselin. Tyto sloučeniny se běžně v pivu vyskytují nebo by mohly být použity jako aditivum do hotového výrobku, proto bylo nutné ověřit možnost jejich utilizace kvasinkami. Další část práce zahrnovala sérii experimentů, v nichž byl sledován vliv teploty, zákvasné dávky a extraktu původní mladiny na tvorbu senzoricky aktivních těkavých látek v pivu. Produkt byl vyhodnocen metodami GC/MS, HPLC a senzorickou analýzou. Z  naměřených dat byl sestaven model s optimálními podmínkami pro kvašení.

Mezi řasy spadá velké množství mikroskopických i makroskopických organismů, jejichž společnou vlastností je schopnost fotosyntézy a autotrofního růstu. Z tohoto hlediska jsou velmi atraktivní pro využití k biotechnologické produkci biomasy i cenných metabolitů. Největší výzvou této technologie je vývoj vhodného a univerzálního separačního procesu, v průběhu kterého budou buňky řas efektivně odděleny z kultivačního média a připraveny pro další potenciální zpracování. Doposud je pro tyto účely používána centrifugace, která je ovšem ve velkém měřítku značně ekonomicky nevýhodná. Velkou pozornost si v tomto směru získávají různé mechanismy flokulace, jejímž principem je tvorba větších buněčných celků a jejich následná sedimentace. Zejména v 80. letech minulého století byla pH flokulace považována za slibnou metodu ke sklizni mikrořas, nicméně kvůli její nespolehlivosti se prozatím neuplatnila v průmyslovém měřítku. Oproti tomu elektroflokulace, která je prozatím málo prostudovanou metodou, vykazuje dobré výsledky a její výhodou je také nenáročnost na vybavení. Cílem této práce je studium metod pH flokulace a elektroflokulace na modelovém organismu, kterým je jednobuněčná řasa Chlorella vulgaris, prohloubení dosavadních poznatků a návrh vhodného uspořádání obou těchto metod.

Biofilm je společenství mikroorganismů pevně přichycených k pevnému povrchu a sobě navzájem pomocí extracelulární matrix. Schopnost různých mikroorganismů vytvářet biofilm je jedním z faktorů vysoké odolnosti těchto buněk k vlivům prostředí a zvýšené rezistenci k řadě antibiotik. Léčba těchto infekcí se stala značnou terapeutickou výzvou a je snaha o hledání nových látek, které by byly účinné v prevenci adheze buněk i pro eradikaci již vzniklých biofilmů. Cílem této práce bylo sledování vlivu chitosanu, pterostilbenu, erythromycinu a tetracyklinu na tvorbu biofilmu Staphylococcus aureus DBM 3178, Staphylococcus epidermidis DBM 3179 a Enterococcus faecalis DBM 3075. Chitosan byl účinný proti všem sledovaným druhům bakterií. V koncentraci 200 mg.l^-1 chitosan způsobil pokles metabolické aktivity buněk S. aureus o 70 %. Stejná koncentrace snížila metabolickou aktivitu buněk S. epidermidis o 97 % a celkový obsah biomasy biofilmu byl snížen o 50 %. Celkový obsah biomasy biofilmu E. faecalis byl snížen o 93 % při použití již 20 mg.l^-1 chitosanu. Pterostilben a tetracyklin sice účinně snížili metabolickou aktivitu, ale měly značně stimulační efekt na tvorbu celkové biomasy biofilmu. Erythromycin (kontrolní antibiotikum) byl podstatně méně účinný než ostatní sledované látky.

Biogenní aminy (BA) jsou látky vyskytující se ve fermentovaných potravinách a tedy i v kvašených alkoholických nápojích. Nejčastěji se jedná o histamin, putrescin, tyramin, kadaverin a tryptamin, které i přes některé své nepostradatelné vlastnosti, díky kterým se účastní různých fyziologických procesů, mohou mít nepříznivý dopad na zdraví spotřebitele, projevující se bolestmi hlavy, žaludečními či střevními nevolnostmi a problémy se srdcem. Při konzumaci alkoholických nápojů je toto riziko umocněno synergickým působením alkoholu. Ačkoli v současné době legislativa v ČR množství BA v nápojích neomezuje, vzhledem k jejich potenciální toxicitě a jejich možné aplikaci jako markeru hygienické kvality či čerstvosti potravin je na jejich stanovení a případné definování legislativních limitů kladen čím dál větší důraz. Cílem této práce byl zejména vývoj metody pro stanovení BA využívající HPLC s prekolonovou derivatizací. Dále byla provedena analýza vybraných nápojů a sledována koncentrace BA v průběhu procesu výroby, přičemž bylo prokázáno, že zjištěné koncentrace nepředstavují významné zdravotní riziko. Metoda bude následně využita pro definování rizik spojených zejména s kontaminací, případně s využitím méně obvyklých typů produkčních mikroorganismů při výrobě piva, vína nebo cideru.

Rod Monascus je po staletí používán v asijských zemích pro produkci tradiční červené fermentované rýže, která je součástí běžné stravy. Jedná se o vláknitou houbu nápadného červeného zbarvení, jejíž mycelium produkuje různé sekundární metabolity. Polyketidové pigmenty, jako nejdůležitější sekundární metabolity rodu Monascus, mohou potenciálně nahradit některé syntetické pigmenty, používané v potravinářském průmyslu. Šest hlavních produkovaných pigmentů je rozděleno do 3 skupin na žluté, oranžové a červené. Jsou studovány pro jejich příznivé účinky na lidské zdraví. Dalším sekundárním metabolitem je monakolin K, statin, který je využíván ke snižování zvýšené hladiny cholesterolu v krvi. Mycelium této houby však produkuje i potenciálně toxické metabolity, mezi které řadíme například mykotoxin citrinin. Cílem této práce je sledovat vývoj nepohlavních i pohlavních spor na mikroskopické a makroskopické úrovni během kultivace vlastního izolátu této houby, pravděpodobně Monascus purpureus. Kultivace probíhala na agaru, pevných substrátech a v kapalném kultivačním médiu po dobu 21 dní při 25 °C. Během kultivace byly odebírány vzorky pro mikroskopické pozorování a pro HPLC analýzu obsahu myceliem produkovaných žlutých pigmentů a monakolinu K.

Oportunní pathogen Pseudomonas aeruginosa může být příčinou zhoršení stavu pacientů s cystickou fibrózou a jiných nozokomiálních infekcí. Přibývající případy rozsáhlé rezistence bakteriálního biofilmu vůči běžně používaným antibiotikům indukují hledání přírodních biologicky aktivních látek, které by mohly snížit tvorbu biofilmu případně jeho virulenci. Cílem této práce bylo sledovat antimikrobiální aktivitu chitosanu a jeho vliv na tvorbu biofilmu a eradikaci již vzniklého biofilmu P. aeruginosa DBM 3081. Chitosan byl aplikován v různých časových intervalech od počátku kultivace a bylo sledováno jeho působení na množství biomasy biofilmu, metabolickou aktivitu buněk biofilmu a koncentraci suspenzní populace. Zároveň byla pomocí biosenzoru Agrobacterium tumefaciens sledována změna hladiny signálních molekul regulačního systému quorum sensing po aplikaci různých koncentrací chitosanu. Nevýraznějšího efektu bylo dosaženo po aplikaci chitosanu v 2. hodině od počátku kultivace. V přítomnosti chitosanu o koncentraci 40 mg/l byla snížena metabolická aktivita buněk o více než 70 % oproti kontrole. V této studii byl prokázán antimikrobiální efekt chitosanu, jež může být klíčovým poznatkem pro výrobu polymerních materiálů pro medicínské využití.

Celá řada mikroorganismů má schopnost adheze k biotickým a abiotickým povrchům. Vytvářejí na nich uspořádané společenství, biofilm, čímž zvyšují svou odolnost vůči antimikrobiálním látkám. Mezi takovéto mikroorganismy patří i gramnegativní bakterie rodu Pseudomonas a Burkholderia, které jsou původci závažných plicních onemocnění. Cílem této práce bylo hledání inhibitorů adheze bakterií Pseudomonas a Burkholderia. Jako modelové mikroorganismy byly vybrány P. aeruginosa ATCC 10145 a B. cenocepacia CCM 4899. Jako antimikrobiální látky byly vybrány kalixareny. Kalixareny patří mezi polyvalentní glykomimetika, která inhibují lektiny – oligomerní proteiny obsažené v bakteriálních buňkách. Lektiny se vážou na sacharidy přítomné na stěnách hostitelských buněk a hrají důležitou roli při tvorbě bakteriálního biofilmu. Byl sledován vliv kalixarenů v různých koncentracích na tvorbu biofilmu. Kultivace probíhala při teplotách 37°C pro P. aeruginosa a 30°C pro B. cenocepacia po dobu 24 hodin. Pro kvantifikaci celkového množství biomasy byla použita metoda barvení krystalovou violetí. Byl prokázán vliv kalixarenů na inhibici tvorby biofilmu. Nejvyšších hodnot inhibice bylo dosaženo u látky s označnením IIa a to snížením nárůstu o 95% oproti kontrole.

Hydrofobní polutanty obsažené v horkých odpadních plynech je možno s výhodou odstraňovat v pneumaticky míchaných vícefázových rozdělovacích reaktorech za použití termofilní mikrobní populace. Vícefázové rozdělovací reaktory jsou charakteristické obsahem inertní nepolární fáze (NAP). Jedním z limitujících faktorů biofiltrace může být koncentrace rozpuštěného kyslíku. Přestup kyslíku je charakterizován objemovým koeficientem přestupu hmoty k_La, ve kterém je již velikost mezifázového povrchu zahrnuta členem a. Znalost tohoto členu přispívá k hlubšímu pochopení biodegradačního procesu. Z tohoto důvodu byla práce zaměřena na určení mezifázového povrchu kapalina-plyn. Experimenty byly provedeny v reaktoru o pracovním objemu 1 L při teplotách 30 až 60 °C a průtocích vstupujícího plynu 0,5 až 1,5 L/min. Jako NAP bylo použito 50 a 100 g silikonových částic, resp. 50 a 100 mL silikonového oleje. Velikost mezifázového povrchu byla stanovena obrazovou analýzou v programu NIS-Elements. Po přídavku silikonových částic se mezifázový povrch snížil oproti médiu bez NAP o 20 až 40 % po přídavku 50 g NAP, resp. o 60 % po přídavku 100 g NAP. Po přídavku silikonového oleje se mezifázový povrch naopak mírně zvýšil. Velikost mezifázového povrchu nebyla teplotou média ovlivněna.

Prezentovaná práce se zabývá přípravou enzymového preparátu za účelem biodegradace fenolických látek z modelové odpadní vody (s výhledem jeho aplikace v reálné odpadní koksárenské vodě). Jako výchozího zdroje enzymu tyrosinázy je využito a) komerčních plodnic žampiónů, b) odřezkového odpadního materiálu získaného po sklizni plodnic ze žampionárny. Imobilizovaný preparát je připraven metodou a) zesítění enzymu, kde výsledným preparátem jsou tzv. „cross-link-enzyme-aggregates“ (CLEAs), b) zesítění buněčné biomasy, kde se jako výsledný preparát získá „cross-link-cells“ (CLC). V obou případech se k zesítění užívá glutaraldehyd. V práci bude prezentován postup přípravy preparátů a porovnání některých jejich charakteristik, např. aktivity k fenolu, teplotního optima a teplotní stability preparátů.