Tato diplomová práce je zaměřena na oblast v problematice využití kvasinek Kluyveromyces marxianus při fermentaci syrovátky, přesněji na stanovení úbytku laktózy při fermentaci syrovátky pomocí dvou kmenů kvasinek Kluyveromyces marxianus. Průběh fermentace byl sledován v syrovátce o dvou koncentracích (3 a 5 g-100 g-1) při třech inkubačních teplotách (20, 28 a 35 °C). Úbytek laktózy byl analyzován v pěti časových intervalech (0, 24, 48, 72 a 96 hodin) pomocí metody vysokoúčinné kapalinové chromatografie s refraktometrickou detekcí (HPLC-RI). Z výsledků je patrné, že doba fermentace a koncentrace syrovátky mají podstatný vliv na průběh fermentace a konečné množství laktózy ve vzorku. Dále se také ukázalo, že teplota 28 C je optimální pro růst kvasinek a zároveň i pro maximální úbytek laktózy v syrovátce. Kromě alkoholové fermentace byla také sledována enzymatická hydrolýza laktózy pomocí -galaktosidázy. Enzym byl do syrovátky aplikován ve dvou koncentracích (1 a 2 g-l-1) a průběh hydrolýzy byl sledován po dobu 6 hodin. Enzymatická hydrolýza laktózy zapříčinila úbytek laktózy a nárůst hydrolytických produktů, tj. glukózy a galaktózy. Dvojnásobná koncentrace enzymu byla účinnější, úplného štěpení laktózy bylo dosaženo již po 5 hodinách hydrolýzy.
Anotace v angličtině
This thesis is focused on the using of Kluyveromyces marxianus during fermentation of whey. Specifically, this thesis is focused on determining of the lactose decrease during fermentation of whey using two strains of yeast Kluyveromyces marxianus. The process of fermentation was monitored in whey at two concentrations (3 and 5 g-100 g-1) and at three incubation temperatures (20, 28 and 35 °C). The decrease of lactose was measured at de-fined time intervals (0, 24, 48, 72 a 96 h) by HPLC with refractometric detection (HPLCRI).
The results showed that the fermentation time and concentration of whey have a considera-ble influence on the fermentation process and the final amount of lactose in the sample. Furthermore, also the temperature of 28 °C appeared to be optimal for the optimal growth of yeast and thus optimal for maximum decrease of lactose in whey. In addition to alcohol fermentation, enzymatic hydrolysis of lactose by -galactosidase was also observed. The enzyme was applied to the whey in two concentrations (1 and 2 g-l-1) and the process of hydrolysis was monitored for 6 hours. Enzymatic hydrolysis of lactose has led to a decrease in lactose and an increase in hydrolytic products, i.e. glucose and galactose. Double concentration of the enzyme was more effective, complete lactose cleavage was achieved after 5 hours of hydrolysis.
Tato diplomová práce je zaměřena na oblast v problematice využití kvasinek Kluyveromyces marxianus při fermentaci syrovátky, přesněji na stanovení úbytku laktózy při fermentaci syrovátky pomocí dvou kmenů kvasinek Kluyveromyces marxianus. Průběh fermentace byl sledován v syrovátce o dvou koncentracích (3 a 5 g-100 g-1) při třech inkubačních teplotách (20, 28 a 35 °C). Úbytek laktózy byl analyzován v pěti časových intervalech (0, 24, 48, 72 a 96 hodin) pomocí metody vysokoúčinné kapalinové chromatografie s refraktometrickou detekcí (HPLC-RI). Z výsledků je patrné, že doba fermentace a koncentrace syrovátky mají podstatný vliv na průběh fermentace a konečné množství laktózy ve vzorku. Dále se také ukázalo, že teplota 28 C je optimální pro růst kvasinek a zároveň i pro maximální úbytek laktózy v syrovátce. Kromě alkoholové fermentace byla také sledována enzymatická hydrolýza laktózy pomocí -galaktosidázy. Enzym byl do syrovátky aplikován ve dvou koncentracích (1 a 2 g-l-1) a průběh hydrolýzy byl sledován po dobu 6 hodin. Enzymatická hydrolýza laktózy zapříčinila úbytek laktózy a nárůst hydrolytických produktů, tj. glukózy a galaktózy. Dvojnásobná koncentrace enzymu byla účinnější, úplného štěpení laktózy bylo dosaženo již po 5 hodinách hydrolýzy.
Anotace v angličtině
This thesis is focused on the using of Kluyveromyces marxianus during fermentation of whey. Specifically, this thesis is focused on determining of the lactose decrease during fermentation of whey using two strains of yeast Kluyveromyces marxianus. The process of fermentation was monitored in whey at two concentrations (3 and 5 g-100 g-1) and at three incubation temperatures (20, 28 and 35 °C). The decrease of lactose was measured at de-fined time intervals (0, 24, 48, 72 a 96 h) by HPLC with refractometric detection (HPLCRI).
The results showed that the fermentation time and concentration of whey have a considera-ble influence on the fermentation process and the final amount of lactose in the sample. Furthermore, also the temperature of 28 °C appeared to be optimal for the optimal growth of yeast and thus optimal for maximum decrease of lactose in whey. In addition to alcohol fermentation, enzymatic hydrolysis of lactose by -galactosidase was also observed. The enzyme was applied to the whey in two concentrations (1 and 2 g-l-1) and the process of hydrolysis was monitored for 6 hours. Enzymatic hydrolysis of lactose has led to a decrease in lactose and an increase in hydrolytic products, i.e. glucose and galactose. Double concentration of the enzyme was more effective, complete lactose cleavage was achieved after 5 hours of hydrolysis.
Charakteristika syrovátky, jejího chemického složení, vzniku a zpracování.
Charakteristika alkoholové fermentace.
Možnosti biotechnologického využití syrovátky s důrazem na získávání etanolu.
II. Praktická část
Založení fermentačních pokusů se syrovátkou s využitím několika kmenů kvasinek Kluyveromyces marxianus.
Návrh metodiky pro stanovení úbytku fermentačního substrátu (laktózy) pomocí HPLC.
Sledování vybraných faktorů na průběh fermentace syrovátky.
Zásady pro vypracování
I. Teoretická část
Charakteristika syrovátky, jejího chemického složení, vzniku a zpracování.
Charakteristika alkoholové fermentace.
Možnosti biotechnologického využití syrovátky s důrazem na získávání etanolu.
II. Praktická část
Založení fermentačních pokusů se syrovátkou s využitím několika kmenů kvasinek Kluyveromyces marxianus.
Návrh metodiky pro stanovení úbytku fermentačního substrátu (laktózy) pomocí HPLC.
Sledování vybraných faktorů na průběh fermentace syrovátky.
Seznam doporučené literatury
[1] ONWULATA, Charles,.I. a Peter J. HUTH (eds.). Whey processing, functionality and health benefits. Ames: Wiley-Blackwell, 2008. ISBN 978-0-8138-0903-8
[2] GUIMARAES, Pedro, M.R., José A. TEIXEIRA a Lucília DOMINGUES. Fermentation of lactose to bio-ethanol by yeasts as part of integrated solutions for the valorisation of cheese whey. Biotechnology Advances, 2010, 28, 375384. ISSN 0734-9750
[3] PESCUMA, Micaela, Graciela Font de VALDEZ a Fernanda MOZZI. Whey-derived valuable products obtained by microbial fermentation. Applied Microbiology and Biotechnology, 2015, 99, 61836196. ISSN 1432-0614
[4] ZAFAR, Salman, Mohammad OWAIS, Mohammed SALEEMUDDIN a Sattar HUSAIN. Batch kinetics and modelling of ethanolic fermentation of whey. International Journal of Food Science and Technology, 2005, 40, 597604. ISSN 1365-2621
[5] SISO, Gonzáles, M.I. The biotechnological utilization of cheese whey: a review. Bioresource Technology, 1996, 57, 111. ISSN 0960-8524
Seznam doporučené literatury
[1] ONWULATA, Charles,.I. a Peter J. HUTH (eds.). Whey processing, functionality and health benefits. Ames: Wiley-Blackwell, 2008. ISBN 978-0-8138-0903-8
[2] GUIMARAES, Pedro, M.R., José A. TEIXEIRA a Lucília DOMINGUES. Fermentation of lactose to bio-ethanol by yeasts as part of integrated solutions for the valorisation of cheese whey. Biotechnology Advances, 2010, 28, 375384. ISSN 0734-9750
[3] PESCUMA, Micaela, Graciela Font de VALDEZ a Fernanda MOZZI. Whey-derived valuable products obtained by microbial fermentation. Applied Microbiology and Biotechnology, 2015, 99, 61836196. ISSN 1432-0614
[4] ZAFAR, Salman, Mohammad OWAIS, Mohammed SALEEMUDDIN a Sattar HUSAIN. Batch kinetics and modelling of ethanolic fermentation of whey. International Journal of Food Science and Technology, 2005, 40, 597604. ISSN 1365-2621
[5] SISO, Gonzáles, M.I. The biotechnological utilization of cheese whey: a review. Bioresource Technology, 1996, 57, 111. ISSN 0960-8524
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
tabulky
Převzato z knihovny
Ne
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Studentka potvrdila hodnocení vedoucího diplomové práce, prokázala, že danou problematiku ovládá v potřebném rozsahu a souvislostech. Na otázky vedoucího, oponenta a komise odpovídala věcně, správně.
Ot.: Salek - Do kterých potravin byste mohla aplikovat to, co jste v práci zjistila? - Například do tekutých mléčných výrobků.
Pachlová - Z jakého důvodu jste neutralizovala pH syrovátky a jaké měla původně pH? - Z důvodu zlepšení podmínek pro růst mikroorganismů, původně měla pH 6,6, neutralizovali jsme na pH 7.