PERNICOVÁ, I. Identifikace a izolace PHA produkujících bakterií [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2021.
IIng. Iva Pernicová vypracovala svou disertační práci v rámci presenčního doktorského studia na Ústavu chemie potravin a biotechnologií Fakulty chemické VUT v Brně. Studentka své doktorské studium zahájila v září roku 2016 a disertační práci pak odevzdala lednu 2021 Během studia absolvovala studentka všechny zapsané zkoušky a vykonala státní doktorskou zkoušku. V roce 2019 studentka absolvovala tříměsíční zahraniční stáž v prestižním výzkumném centru CIB-CSIC ve španělském Madridu. Kromě práce na disertaci se studentka během svého doktorského studia také aktivně zapojil do řady projektů základního i aplikovaného výzkumu (např. TAČR Gama, TAČR Delta, několik projektů GAČR) i projektů spolupráce s průmyslovou praxí (Nafigate, a.s.). Dále se aktivně podílel na pedagogické činnosti na FCH VUT a to především v rámci výuky předmětů Praktikum z biotechnologií, Praktikum z bioinženýrství a také v rámci konzultací řady bakalářských a diplomových prací. V roce 2019 byla studentka oceněna za vynikající studijní výsledky a publikační činnost cenou děkana FCH VUT. Dosažené výsledky byly publikovány formou 10 článků v renomovaných mezinárodních časopisech s vysokým IF, u třech publikací je disertantka první autorkou. Dále je studentka spoluautorkou 4 příspěvků v recenzovaných časopisech, dvou kapitol v knize a řady konferenčních příspěvků na národních ale i mezinárodních konferencích. K dnešnímu dni (10.3.2021) dosáhly publikační výstupy studentky dle vědecké databáze Scopus 170 citačních ohlasů, aktuální h-index ing. Ivi Pernicové pak dosahuje hodnoty 6. Studentka je také spoluautorkou jednoho uděleného patentu. Publikační a vědecko-výzkumná činnost je vysoce nadstandardní a svědčí o mimořádných odborných kvalitách a vysokém pracovním nasazení studentky. Výsledky získané v rámci doktorského studia byly shrnuty ve zdařilé rozsáhlé disertační práci. V rámci své disertační práce dosáhla několika důležitých a originálních výsledků jako je identifikace halofiních bakterií schopných produkce PHA z odpadních fritovacích olejů nebo isolace, identifikace, charakterizace a další studium PHA produkujících termofilních bakterií. Právě v této oblasti spatřuji největší novum práce, protože o akumulaci PHA u termofilů pojednává pouze málo literárních zdrojů přičemž se jedná o velice zajímavou a perspektivní problematiku. Z mého pohledu je velice důležitým výstupem práce také nedávno udělený patent, jehož základ tvoří právě výsledky Ing. Ivy Pernicové získané během řešení disertační práce. Předložená disertace dokumentuje tvůrčí přístup k práci, vysokou odbornou úroveň a přehled ing. Pernicové ve studované tématice včetně schopnosti praktického využití a uplatnění výsledků VaV v praxi. Ing. Iva Pernicová je komplexní osobností, která během svého studia dosáhla vysokého stupně odborné nezávislosti. Během svého studia opakovaně prokázala vysokou motivaci, velké pracovní nasazení, předpoklady k samostatné vědecko-výzkumné práci stejně jako schopnost týmové práce v kolektivu. Během svého studia projevila ke studentům a kolegům vysokou míru empatie a ochoty pomoci. Vzhledem k výše uvedeným skutečnostem a v souladu s platnou legislativou doporučuji, aby byla disertační práce přijata k obhajobě a po jejím úspěšném obhájení byla ing. Ivě Pernicové udělena vědecká hodnost Ph.D.
Oponentní posudek na dizertační práci Ing. Ivy Pernicové „Identifikace a izolace PHA produkujících bakterií“ Oponent: Prof. Ing. Mojmír Rychtera, CSc., VŠCHT Praha Dizertační práce Ing. Ivy Pernicové byla vypracována ve studijním programu Chemie a technologie potravin, studijním oboru Potravinářská chemie na Ústavu chemie potravin a biotechnologií Fakulty chemické, VUT v Brně pod vedením doc. Ing. Stanislava Obruči, Ph.D. Hodnocení dizertační práce z hlediska současného stavu výzkumu dané problematiky. Cílem dizertační práce bylo studium nových mikrobních zdrojů pro syntézu důležitých polymérů, které mohou nahradit některé plasty vyráběné z neobnovitelných surovin. Jde o syntézu polyhydroxyalkanoátů jako jsou poly(3-hydroxybutyrát), poly(3-hydroxyvalerát), poly(4-hydroxybutyrát) a jejich vzájemné kopolymery. V práci nejde jen o hledání vhodných mikroorganismů, ale i o využití odpadních látek obsahujících pro danou syntézu vhodné uhlíkaté zdroje a v neposlední řadě i o nalezení vhodných podmínek pro technologické řešení procesu. Téma dizertační práce je velmi aktuální a navazuje na dlouholetou úspěšnou práci celého týmu řešitelů, jmenovitě pak školitele kandidátky pana doc. Ing .S. Obruču, Ph.D. Nejde jen o aktuálnost z hlediska vědeckých poznatků, ale i o reálnou možnost jejich transferu do provozního měřítka. Vlastní dizertační práce má 178 stran a 276 citací na odbornou literaturu. Kromě vlastní práce jsem měl možnost přečíst téze dizertační práce, které považuji za velmi zdařilé a které bych doporučoval po určitých úpravách a zkrácení publikovat v některém odborném časopise. Mezi dokumenty přiloženými k dizertační práci jsou i 3 stěžejní články kandidátky spolu se spolupracovníky a spoluřešiteli. U nich je kandidátka na prvním místě. Kromě nich uvádí v přehledu 13 odborných článků, ve kterých je autorkou a spoluautorkou, 2 kapitoly v knihách a velké množství přednášek a posterů. Její odborná kariéra od ukončení magisterského studia je charakterizována značnou angažovaností při různých zahraničních a domácích stážích. To vše a její odborné znalosti přispěly k dobré úrovni její dizertační práce. Téma dizertační práce, zpracování a výsledky sledují současný stav řešené problematiky a některá řešení jsou špičkové úrovně. Cíle dizertační práce a jejich naplnění. Zaměření a tedy i rozsah dizertační práce a cíle jsou velmi široké. Nejsou sice definovány v jednom odstavci, ale jsou jasné z jednotlivých kapitol. Mnohé cíle se tvořily v průběhu řešení tak, jak si to situace vyžadovala. Celkem byla práce velmi náročná, vyžadovala dokonalou přípravu teoretickou i experimentální. Vznikající produkty jsou svou strukturou složité látky, jejich vlastnosti se při kultivaci mohou významně měnit a to vše vyžadovalo i dokonalou analytickou přípravu. Vedle toho si Ing. Pernicová kladla vysoké cíle v oblasti izolace bakterií se zaměřením na osmofilní a termofilní rody a druhy, jejichž použití by přineslo řadu výhod při průmyslové realizaci. V cílech práce nebylo zakotveno jen využití a testování vybraných sbírkových kultur, nýbrž i izolace bakterií z čistírenských kalů a kompostů. Tuto práci považuji za velmi obtížnou, ale nakonec se ukázalo, že výzkum přinesl nejen výborné výsledky, ale značně obohatil i banku mikroorganismů produkujících PHA. Hledání vhodných podmínek pro kultivaci bakterií produkujících PHA vyžaduje testování i velkého množství komplexních a minerálních medií. Přímá návaznost na řešenou problematiku pracoviště, tj. bioprodukce PHA z rostlinných a živočišných olejů a odpadů při jejich zpracování se v práci objevuje s využitím nově studovaných extremofilních mikroorganismů. Aplikace termofilních, psychrofilních, nebo halofilních mikroorganismů ve sféře biotechnologických výrob je poměrně nová a pro výzkum přitažlivá. O těchto mikroorganismech toho není tolik známo jako o mesofilních mikroorganismech. Kromě toho se zde nabízí při jejich použití i určitá míra ochrany proti kontaminaci při kultivaci těchto mikroorganismů. Doktorandka studovala několik druhů sbírkových bakterií z rodu Halomonas a to vzhledem k produkci PHA na olejích, Velká část práce je věnována prověření metod izolace bakterií z odebraných vzorků z odpadních materiálů. To byla náročná a průkopnická práce. Z několika možností vybrala kandidátka metodu izolace využívající selekce měnícím se osmotickým tlakem. Vybrané a perspektivní izoláty, které vykazují i důležitou schopnost růstu a produkce PHA při vyšších teplotách byly dále testovány. To bylo i jedním z cílů práce. U těchto kmenů pak byla metodou PCR hledána existence důležitého enzymu PHA syntázy. Po četných experimentech byla nakonec vybrána bakterie Aneurinibacillus sp. H1. Její využití pro výrobu PHA je i předmětem čs. patentu uvedeného v příloze k dizertační práci. Vybraná bakterie Aneurinibacillus sp. H1 byla dále studována a to z hlediska jejího produkčního potenciálu pro syntézu PHA z různých C-substrátů vč. odpadního glycerolu. Zde se plnil i jeden z cílů tj. zaměření na ekologickou výrobu PHA, vč. surovinové základny. Dalším cílem studia zmíněné bakterie bylo zjistit vhodnost různých prekurzorů pro výrobu kopolymérů P(3HB-co-3HV) a P(3HB-co-4HB). Zde by mohl být trochu problém s biotechnologickou výrobou prekurzorů, aby byla splněna podmínka využití plně obnovitelných surovin. Většina z nich se vyrábí z produktů petrochemie. Určitou nadějí by zde mohla být konkurence schopná výroba bio-jantarové kyseliny, z níž se dají mnohé prekurzor vyrobit. Za jednu z klíčových kapitol považuji kapitolu 4.4.4 „Batch, fed-batch a repeated-batch kultivaci izolátu H1“. Jejím cílem bylo optimalizovat proces produkce PHA a kopolymérů. Doktorandka použila logickou strategii, která se však neukázala příliš správnou. Přítokované neboli fed-batch a opakované fed-batch kultivace lze jen obtížně provádět v baňkových pokusech. Není třeba však tento směr v dalším pokračování práce opustit. Je však třeba se nejprve věnovat studiu batch v reaktorovém uspořádání a jednotlivé experimenty podrobně analyzovat. Pak je možno přistoupit k přítokovému způsobu nebo pak dále i k semi-kontinuálnímu způsobu. Ostatně něco podobného provedli s úspěchem autoři Pakjirat Singhaboot & Pakawadee Kaewkannetra s kulturou Alcaligenes latus (Ann Microbiol (2015) 65:2081–2089). Přesto považuji tuto kapitolu za velmi zdařilou a dobře i graficky zpracovanou. Cíle dizertační práce považuji za zcela splněné a v mnohých směrech i výrazně překročené. Postup řešení a výsledky dizertační práce. Postup řešení odpovídá zaměření práce a experimentálním možnostem pracoviště, To považuji za velmi dobré. Je třeba zdůraznit, že práce byla dobře metodicky připravena a v práci metody efektivně využívány. Jde např. o metody izolace termofilních mikroorganismů z odpadních kalů a jejich identifikace, dále o využití metody ATR-FTIR k izolaci producentů PHA, elektronové mikroskopie ke zvýraznění struktury buněk producenta, metoda izolace DNA, PCR a metoda sekvenace. Celá práce propojuje výzkum bakteriálních kultur s ověřením možností jejich aplikace při syntéze PHA. Zde bych ještě chtěl vyzdvihnout i jeden významný záměr práce tj. ověřování a výběr způsobu izolace z kontaminované půdy, např. bakterií rodu Pseudomonas použitých pro produkci mcl-PHA. Přitom bylo použito odpadní kuřecí peří jako materiál pro přípravu média pro kultivaci bakterií rodu Pseudomonas, např. Pseudomonas putida KT 2440, které dovedou rozložit po jejich delší aerobní kultivaci keratin a jiné bílkoviny na utilizovatelné zdroje C a N. Proces musel být však dvoustupňový. Biotechnologické zpracování peří by bylo výhodné pro řadu biotechnologických výrob. Závěr práce představuje vždy důležitou část každé odborné práce. Ve své práci kandidátka formulovala závěr spíš jako souhrn poznatků, kde se pak skutečný a jasně formulovaný závěr vytrácí. Zcela však zapomněla na představení záměru, jak dále v práci pokračovat. Rozvoj vědního oboru a význam pro transfer do praxe. Výborná teoretická příprava prezentovaná v teoretické části práce, velké množství prostudované literatury (převážně z posledních 10 let), její využití v diskuzi výsledků a při přípravě nových experimentů, důkladná teoretická a praktická příprava analýzy produktů, taxonomická charakterizace izolátů a velké množství publikovaných prací spolu se spoluautory a jeden čs. patent, to vše svědčí o správnosti zvoleného postupu řešení zadaného problému. Přínos dizertační práce doktorandky je značný a to jak pro rozvoj vědního oboru, tak i pro využití výsledků v průmyslových projektech výroby PHA. Formální úroveň práce je velmi dobrá. Doktorandka sumarizuje veškeré výsledky nejen slovně, ale i do tabulek a grafů. Popis obrázků je většinou bezchybný, v několika případech tam chybí počáteční údaje. I po jazykové stránce nemám k práci výhrady. Kandidátka se vyjadřuje jasně a terminologicky správně. Gramatické chyby jsem tam nenašel. Objevil jsem jen několik překlepů a v několika případech výskyt slangových výrazů. Závěr oponentního posudku Po prostudování dizertační práce a výsledků výzkumu, který kandidátka v rámci práce a i jejího zapojení do řešených projektů realizovala, jak je uvedeno v seznamu její publikační a přednáškové činnosti, jsem došel k názoru, že jde o velmi hodnotnou vědeckou práci, která má v blízké budoucnosti naději na průmyslovou realizaci. Dizertační práce splňuje podmínky uvedené v § 47 odst. 4 Zákona o vysokých školách č. 111/1998 Sb. Paní Ing. Iva Pernicová prokázala tvůrčí schopnosti při zpracování zadání své dizertační práce a zcela splňuje požadavky kladené na disertační práce ve studijním oboru Potravinářská chemie. Vzhledem k výše uvedeným skutečnostem, doporučuji dizertační práci paní Ing. Ivy Pernicové k obhajobě a navrhuji, aby po úspěšné obhajobě dizertační práce byla Ing. Ivě Pernicové v studijním programu "Potravinářská chemie“ udělena vědecká hodnost „doktor“ (Ph.D.) V Praze 9. března 2021 Prof. Ing. Mojmír Rychtera, CSc. Ústav biotechnologie, Vysoká škola chemicko-technologická v Praze
eVSKP id 133858