Produkce polyhydroxyalkanoátů různými kmeny Pseudomonas putida v přítomnosti alternativních substrátů

Bc. Lukáš Maršálek

Master's thesis

Production of polyhydroxyalkanoates by Pseudomonas putida strains using alternative substrates

Abstract:

Polyhydroxyalkanoáty (PHAs) jsou biodegradabilní polyestery uchovávány v buněčné cytoplazmě jako rezervní zdroje uhlíku a energie. V této diplomové práci byly studovány tři kmeny Pseudomonas putida (P. putida ATCC29347, P. putida KT2442 and P. putida DSM1045) pro jejich schopnost akumulovat PHA v přítomnosti obnovitelných zdrojů uhlíku (methyl estery mastných kyselin v biopalivu, glycerol a kyselina glukonová). Nezávisle na použitém zdroji uhlíku, růst všech tří kmenů byl charakterizován relativně nízkou buněčnou hustotou během celé doby inkubace, i když počáteční buněčná hustota narůstala poměrně rychle v případě použití kyseliny glukonové a glycerolu. Maximální výtěžek biomasy byl naměřen v přítomnosti glycerolu následovaném kyselinou glukonovou a methyl estery mastných kyselin v biopalivu. Po vyčerpání zdroje dusíku, akumulovaly všechny kmeny, ve většině případů, méně než 1% PHA z celkové biomasy. Hlavní monomerní komponenty obsažené v polymerní struktuře byly 3-hydroxydekanoát (3HD) a 3-hydroxydodekanoát (3HDD).

Abstract:

Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are biodegradable polyesters stored in the cell cytoplasm as bacterial reserve materials for carbon and energy. In this Master thesis, three Pseudomonas putida strains (P. putida ATCC29347, P. putida KT2442 and P. putida DSM1045) were studied in shaking flasks experiments for their ability to accumulate PHAs in the presence of renewable carbon sources (fatty acid methyl esters contained in biofuel, glycerol and gluconic acid). Regardless of the carbon substrate, the growth of all three strains was characterized by relatively low cell density throughout the time of incubation even though the initial cell density increased rather quickly in the case of gluconic acid and glycerol. Utilization of glycerol reached the maximum biomass yield followed by gluconic acid and fatty acid methyl esters contained in biofuel. Under the nitrogen limitation, the strains accumulated in most cases less than 1% of PHA per biomass, mainly incorporating monomers of 3-hydroxydecanoate (3HD) and 3-hydroxydodecanoate (3HDD).

Keywords

Biodegradabilní polyestery, polyhydroxyalkanoáty, alternativní zdroje, bioplasty, degradace, uzavřený cyklus uhlíku, kmeny Pseudonomas putida, glycerol, biopalivo, kyselina glukonová, lignocelulóza, mastné kyseliny

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 12. 5. 2011

Thesis defence

• Date of defence: 14. 6. 2011
• Supervisor: doc. RNDr. Miroslav Němec, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / General Biology