Carotenoids are naturally occurring pigments of plants also produced by microbes. The area of their application concerns mainly food industry; however, they are used in chemical, pharmaceutical, and cosmetics industry as well. Currently, the isolation of carotenoids from plants is markedly regulated by legislation, so the study of their production is greatly emphasised, where the microbiological, instead of the synthetic, production of carotenoids is being prioritized. This work was made as a comparative study of carotenogenic yeasts of the genes Rhodotorula, Sporobolomyces, and Cystofilobasidium. Their ability to use various waste substrates as a carbon and nitrogen source and source of other nutrition factors was tested. In this work, conditions of random mutagenesis were optimized. Particular yeast strains were also subjected to the effect of mutagen ethyl methanesulfonate (EMS) in order to increase the production of biomass and specific metabolites – carotenoids and other lipid-soluble substances. Random mutagenesis and mutant strain selection was performed using waste subtrates as glycerol, pasta and some pasta hydrolyzed by fungal extracellular enzymes. Subsequently, a control of specific DNA sequences in pigments overproducing mutants was analyzed by PCR/DGGE (denaturating gradient gel electrophoresis). Increased production of -carotene was achieved in a mutant of Sporobolomyces roseus strain growing on glycerol, pasta, and hydrolyzed pasta. Overproduction of carotenoids by mutant strain of Rhodotorula glutinis was observed in glucose medium only. Mutants of Cystofilobasidium capitatum exhibited a decrease of biomass production; on the other hand, the production of carotenoids increased especially in pasta medium hydrolyzed by enzyme preparative from Fusarium solani. In this work it was confirmed that using random mutagenesis strains capable to utilize waste substrates can be selected. In mutant strains increased carotenoids biosynthesis was observed, which enables effective use of cheap substrates and reduction of the negative effects of wastes on the environment.

<p dir="ltr">Romaine lettuce is a vegetable crop that is frequently contaminated with and often implicated in mass outbreaks of human-pathogenic <i>Escherichia coli</i>. To date, research has focused on the specific pathogens responsible for those outbreaks and consumer- and retail-level interventions to eliminate those pathogens or to mitigate their spread. However, in many cases, no singular food source can be identified. Food microbiomes, particularly those associated phylloplanes, are a growing interest area and may be key in identifying the conditions that allow for proliferation of pathogenic organisms like <i>E. coli</i> O157:H7. Further, examination of dominant components of the lettuce microbiome may reveal suitable candidates that can be encouraged or engineered to outcompete or indicate the presence of pathogens. Until recently, most microbiome studies focused on bacteria; less understood are the fungi of these microbiomes. Many fungi have myriad applications in the prevention and mitigation of both human and plant diseases. Thus, to effectively prevent pathogenic <i>E. coli </i>outbreaks, a fundamental understanding about the fungi that cohabit the lettuce microbiome is paramount. The most frequently isolated yeast in the romaine lettuce microbiome is an undescribed yeast, revealing the dearth of information regarding nonpathogenic fungi in food systems. First, the novel yeast <i>Sporobolomyces lactucae</i> is described using a multi-locus phylogeny through genealogical gene concordance, with a discussion on the potential ecological range. Second, the genome of <i>S. lactucae </i>strain HU9244 is assembled and annotated with transcriptomic information to help guide target gene selection for biotechnology, particularly in identifying candidates for reporter genes that may assist in the detection of <i>E. coli </i>O157:H7 via olfactory or visual cues. Third, the distribution of the yeast <i>S. lactucae</i> is determined, finding the organism in various climate types and potentially on other leafy greens as well, indicating its suitability for <i>in situ</i> detection of foodborne pathogens such as <i>E. coli</i> O157:H7 commonly found on romaine lettuce and other leafy greens.</p>

Pro zpracování a nakládání s odpadními substráty lze použít řadu postupů a možností. Stále se rozšiřující spektrum metod a technologií umožňuje další využití materiálů a energie ve formě obnovitelných zdrojů. Jedním z řešení pro zpětné získávání některých odpadních materiálů je využití tzv. bílé (průmyslové) biotechnologie, která zahrnuje praktickou aplikaci metabolických aktivit celé řady různých mikroorganizmů včetně jejich specifických biologických drah k produkci látek s vysokou přidanou hodnotou. V předložené práci screeningového typu bylo pro zhodnocení odpadních surovin využito několik druhů mikroorganizmů kultivovaných za různých specifických podmínek včetně kultivace na odpadních materiálech získaných zejména ze zemědělství a potravinářství. Cílem bylo získání vybraných typů průmyslově cenných metabolitů, případně energie. Předložená studie byla zaměřena na srovnání růstu a produkčních vlastností několika kmenů karotenogenních kvasinek rodu Rhodotorula, Sporobolomyces a Cystofilobasidium, kultivovaných v médiích s obsahem glycerolu (technický a odpadní glycerol), dále v médiích obsahujících pšeničnou slámu, hydrolyzovanou slámu zpracovanou v hydrotermálním procesu při vysoké teplotě a zbytky po filtraci hydrolyzátu. Dalším testovaným odpadním substrátem byla syrovátka. Všechny testované kvasinky byly schopny využít glycerol jako jediný zdroj uhlíku. Produkce biomasy při kultivaci na technickém glycerolu se více či méně přibližovala kontrole (cca 7 - 10 gl-1), zatímco při kultivaci na odpadním glycerolu byla produkce vyšší (10.9 - 14.5 gl-1). Produkce karotenoidů a ergosterolu byla vyšší v glukózovém médiu než v médiu s obsahem glycerolu. Všechny testované kvasinky byly rovněž schopny produkovat neutrální lipidy, a to v rozmezí 11 - 15 %, s výjimkou C. capitatum, kde produkce dosahovala více než 22 % obsahu neutrálních lipidů. Pšeničná sláma a produkty z ní připravené se ukázaly být využitelnými substráty s vysokým potenciálem pro produkci biomasy i metabolitů, a to zejména u kmene S. roseus. Syrovátka, jako odpadní produkt mlékarenství, byla účinně využita jako substrát pro kokultivaci karotenogenních kvasinek a bakterií mléčného kvašení. Kokultivační proces může vyvolat nadprodukci pigmentů a ergosterolu, přičemž získaná biomasa díky obohacení o bakterie L. casei dosahovala vyšší kvality. Za účelem energetického využití mikrobiálního metabolismu formou mikrobiálních palivových článků, tzv. „Microbial Fuel Cell“ byla aplikována směsná kultura bakterií získaných z čistírny odpadních vod. Tyto mikroorganizmy hrají významnou roli při výrobě elektrické energie a současně také při čištění odpadních vod. Elektřina je generována přímo z organických látek přítomných v kultivačním médiu a lze ji použít pro provoz čistírny samotné a případně i pro další aplikace.