Biotechnologická produkce PHA pomocí Cupriavidus malaysiensis
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Předmětem této práce je studium produkce polyhydroxyalkanoátů (PHA) pomocí Cupriavidus malaysiensis. Cílem této práce je získat a charakterizovat polymer, s co nejvýhodnějšími vlastnostmi. Teoretická část se nejdříve zabývá polyhydroxyalkanoáty a jejich biotechnologickou produkcí. Poté vybranými mikroorganismy produkujícími kopolymer 3 hydroxybutyrátu a 4-hydroxybutyrátu, P(3HB co 4HB). Následně se teoretická část zaobírá produkcí PHA pomocí Cupriavidus malaysiensis. V experimentální části byly využity bakteriální kmeny Cupriavidus malaysiensis DSM 19416, 19379 a 25816. Kmen Cupriavidus necator H16 byl použit jako kmen kontrolní. Nejdříve byla stanovena schopnost utilizace různých zdrojů uhlíku. Poté bylo cílem vybrat optimální zdroj uhlíku, prekurzor syntézy polymeru s vysokým podílem 4 hydroxybutyrátu a určit ideální kultivační podmínky pro růst studovaných mikroorganismů a produkci P(3HB co 4HB). Byla provedena také dvoustupňová kultivace i kultivace v bioreaktoru za účelem produkce kýženého kopolymeru. Dále byla studována produkce terpolymeru 3-hydroxybutyrátu, 4 hydroxybutyrátu a 3-hydroxyvalerátu, P(3HB co 4HB co 3HV), jak jednostupňovou, tak dvoustupňovou kultivací. V poslední části byly charakterizovány produkované polymery pomocí plynové chromatografie (GC-FID), vylučovací chromatografie s detektorem statického rozptylu světla ve více úhlech (SEC MALS), diferenciální skenovací kalorimetrie (DSC) a termogravimetrie.
The subject of this diploma thesis is the study of the production of polyhydroxyalkanoates (PHA) employing Cupriavidus malaysiensis. The aim of this thesis is to obtain and characterize the polymer with the most advantageous properties. The theoretical part deals with polyhydroxyalkanoates and their biotechnological production. Then selected microorganisms producing 3-hydroxybutyrate and 4 hydroxybutyrate, P(3HB co 4HB), are described. After that, the theoretical part deals with the production of PHA employing Cupriavidus malaysiensis. The bacterial strains of Cupriavidus malaysiensis DSM 19416, 19379 and 25816 were used in the experimental part. The strain Cupriavidus necator H16 was used as a control strain. First, the ability to utilize various carbon sources by the given bacterial strains was determined. Then, the aim was to select the optimal carbon source, a precursor for the synthesis of a polymer with high content of 4-hydroxybutyrate, and to determine the ideal culturing conditions for the growth of the microorganisms, which have been studied, and the production of P(3HB co-4HB). A two-stage culture and bioreactor culture was also performed to produce the desired copolymer. Furthermore, the production of terpolymer of 3-hydroxybutyrate, 4 hydroxybutyrate and 3-hydroxyvalerate, P(3HB co 4HB co 3HV), was studied by single stage and two-stage cultivation. In the last part, the produced polymers were characterized by gas chromatography with flame ionization detector (GC-FID), size exclusion chromatography with multi-angle static light scattering (SEC-MALS), differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetry.
The subject of this diploma thesis is the study of the production of polyhydroxyalkanoates (PHA) employing Cupriavidus malaysiensis. The aim of this thesis is to obtain and characterize the polymer with the most advantageous properties. The theoretical part deals with polyhydroxyalkanoates and their biotechnological production. Then selected microorganisms producing 3-hydroxybutyrate and 4 hydroxybutyrate, P(3HB co 4HB), are described. After that, the theoretical part deals with the production of PHA employing Cupriavidus malaysiensis. The bacterial strains of Cupriavidus malaysiensis DSM 19416, 19379 and 25816 were used in the experimental part. The strain Cupriavidus necator H16 was used as a control strain. First, the ability to utilize various carbon sources by the given bacterial strains was determined. Then, the aim was to select the optimal carbon source, a precursor for the synthesis of a polymer with high content of 4-hydroxybutyrate, and to determine the ideal culturing conditions for the growth of the microorganisms, which have been studied, and the production of P(3HB co-4HB). A two-stage culture and bioreactor culture was also performed to produce the desired copolymer. Furthermore, the production of terpolymer of 3-hydroxybutyrate, 4 hydroxybutyrate and 3-hydroxyvalerate, P(3HB co 4HB co 3HV), was studied by single stage and two-stage cultivation. In the last part, the produced polymers were characterized by gas chromatography with flame ionization detector (GC-FID), size exclusion chromatography with multi-angle static light scattering (SEC-MALS), differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetry.
Description
Citation
DRÁBKOVÁ, K. Biotechnologická produkce PHA pomocí Cupriavidus malaysiensis [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2019.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Chemie pro medicínské aplikace
Comittee
prof. Ing. Miloslav Pekař, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Ivana Márová, CSc. (místopředseda)
doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Dzik, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Stanislav Obruča, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Zbyněk Zdráhal, Dr. (člen)
Date of acceptance
2019-05-29
Defence
Student prezentoval řešenou práci, její teoretická východiska a vlastní výsledky, zodpověděl dotazy položené oponentem a následně byly poleženy dotazy členů komise. Diviš: Čím je podmíněna preferenční produkce poly(3HB-co-4HB)? Za jakých podmínek by vznikal spíše poly3HB?Pekař: Jakému jevu odpovídá pík u 40 °C na grafu z DSC měření?Zdráhal: Jaké je praktické využití polyalkanoátů? Jsou známé nějako biomedicínské aplikace? Student prokázal výbornou orientaci v dané problematice a schopnost samostatné prezentace získaných výsledků.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení