PL: Charakterystyka izolatu drożdży Vishniacozyma tephrensis D9 produkującego lipazę | EN: Characterization of the lipase-producing yeast isolate Vishniacozyma tephrensis D9

abstractPL: Celem niniejszej pracy magisterskiej była charakterystyka, a także wstępne określenie potencjału biotechnologicznego drożdży Vishniacozyma tephrensis D9, które zostały wyizolowane z terenu fiordu norweskiego. W pierwszym etapie przeprowadzono badania mające na celu określenie zdolności do asymilacji różnych źródeł węgla metodą mikrohodowli. Stwierdzono, że drożdże Vishniacozyma tephrensis D9 potrafią asymilować szeroką gamę źródeł węgla takich jak arabinoza, fruktoza, glicerol, N-acetyloglukozamina czy sorbitol. Ponadto zaobserwowano, że wpływ na to miała także temperatura. Drożdże te lepiej wzrastały w temperaturze 22℃ w porównaniu do temperatur 26℃ i 28℃, co przekładało się przede wszystkim krótszym czasem trwania lag fazy oraz większym maksymalnym plonem biomasy. Dalsze badania ukierunkowane były na ocenę zdolności do wzrostu w hodowlach płytkowych w różnych warunkach środowiskowych, takich jak temperatura, rodzaj podłoża oraz jego zasolenie. Zaobserwowano, że szczep D9 najlepiej wzrastał w temperaturze 18℃ na każdym z zastosowanych podłóż (PDA, YPG, YM) oraz był zdolny do wzrostu przy zasoleniu sięgającym 14% NaCl. W dalszym etapie sprawdzono zdolności szczepu D9 do produkcji enzymów w testach płytkowych. Okazało się, że badane drożdże były zdolne do produkcji m.in. lipaz, co potwierdzono w hodowlach z odpadowymi materiałami - makuchami. Najefektywniejszą biosyntezę (2762,92 U/ml dla maślanu p-nitrofenylu oraz 55,88 U/ml dla stearynianu p-nitrofenylu) zaobserwowano po przeprowadzeniu hodowli wstrząsanej w temperaturze 28℃ w podłożu z dodatkiem opadowego makuchu konopnego stanowiącego odpad z produkcji oleju z konopi. Badany szczep wydzielał zewnątrzkomórkowe enzymy lipolityczne, spośród których wyodrębniono i oczyszczono lipazę I oraz lipazę II, odpowiednio z 4,20 oraz 6,80 stopniem oczyszczenia. W ostatnim etapie przeprowadzono czynności mające na celu charakterystykę obu enzymów. Określono ich optymalną temperaturę działania (37℃ w obu przypadkach) oraz pH (8.5 dla lipazy I oraz 8.0 dla lipazy II). Potwierdzono także, że obie lipazy w sposób najbardziej efektywny hydrolizowały maślan p-nitrofenylu, jednak należy podkreślić, że lipaza II wykazywała także właściwości hydrolityczne wobec stearynianu p-nitrofenylu (C18). Ponadto wskazano jaki mają wpływ różne jony metali obecne w środowisku na oczyszczone enzymy, a także wyznaczono parametry kinetyki reakcji enzymatycznej lipazy I (Km = 0,378 mol/L, Vmax = 1,25 mol/L/min) i lipazy II (Km =0,086 mol/L, Vmax = 0,125 mol/L/min). Badania izolatu drożdży Vishniacozyma tephrensis D9 wykazały, że mikroorganizm ten posiada znaczący potencjał biotechnologiczny ze względu na szerokie zdolności adaptacyjne do zmiennych warunków środowiskowych, zdolność do rozkładu różnych źródeł węgla oraz produkcji enzymów lipolitycznych na odpadach z przemysłu olejarskiego. Stanowi to o jego wartości i potencjalnym wykorzystaniu w dalszych badaniach oraz możliwych aplikacjach w przemyśle.

abstractEN: The aim of this master's thesis was to characterize and preliminarily assess the biotechnological potential of the yeast Vishniacozyma tephrensis D9, which was isolated from a Norwegian fjord. In the first stage, studies were conducted to determine the ability to assimilate various carbon sources using a microculture method. It was found that Vishniacozyma tephrensis D9 yeast can assimilate a wide range of carbon sources, such as arabinose, fructose, glycerol, N-acetylglucosamine, and sorbitol. Additionally, temperature was observed to have an influence. These yeasts grew better at 22℃ compared to 26℃ and 28℃, which primarily resulted in a shorter lag phase duration and a higher maximum biomass yield. Further studies were directed towards assessing the growth ability in plate cultures under different environmental conditions, such as temperature, type of medium, and its salinity. It was observed that the D9 strain grew best at 18℃ on each of the applied media (PDA, YPG, YM) and was capable of growing at salinity levels up to 14% NaCl. In the next stage, the D9 strain's ability to produce enzymes was tested using plate assays. It was found that the tested yeasts were capable of producing, among others, lipases, which was confirmed in cultures with waste materials – cakes. The most effective biosynthesis (2762.92 U/ml for p-nitrophenyl butyrate and 55.88 U/ml for p-nitrophenyl stearate) was observed after conducting shaken cultures at 28℃ in a medium with the addition of waste hemp cake, a by-product of hemp oil production. The tested strain secreted extracellular lipolytic enzymes, among which lipase I and lipase II were isolated and purified, with purification factors of 4.20 and 6.80, respectively. In the final stage, activities were conducted to characterize both enzymes. Their optimal operating temperatures (37℃ for both) and pH (8.5 for lipase I and 8.0 for lipase II) were determined. It was also confirmed that both lipases most effectively hydrolyzed p-nitrophenyl butyrate; however, it should be noted that lipase II also exhibited hydrolytic properties towards p-nitrophenyl stearate (C18). Additionally, the impact of various metal ions present in the environment on the purified enzymes was indicated, and the kinetic parameters of the enzymatic reaction for lipase I (Km = 0.378 mol/L, Vmax = 1.25 mol/L/min) and lipase II (Km = 0.086 mol/L, Vmax = 0.125 mol/L/min) were determined. The studies of the Vishniacozyma tephrensis D9 yeast isolate showed that this microorganism possesses significant biotechnological potential due to its broad adaptive abilities to changing environmental conditions, its capability to degrade various carbon sources, and its production of lipolytic enzymes using waste from the oil industry. This underscores its value and potential application in further research and possible industrial applications.

status: finished