Master's Thesis

Cultivation of selected fungal culture on food waste substrate

Final Thesis 13.01 MB

Author of thesis: Bc. Sandra Adamusová

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Helena Hudečková, Ph.D.

Reviewer: Ing. Julie Hoová, Ph.D.

Abstract:

This diploma thesis focuses on the potential use of food waste substrates, specifically wheat bran and spent coffee grounds, for the cultivation of white-rot fungi Trametes versicolor CCBAS 1383 and Ganoderma lucidum CCBAS 746 under solid-state fermentation conditions. The effects of substrate type, hydration method, and fungal strain on mycelial growth and organic matter bioconversion were evaluated. Wheat bran proved to be the most suitable substrate, as both strains achieved complete colonization under sufficient hydration, accompanied by a dry matter loss of 38–41%. Hydration was identified as a key growth factor, and Trametes versicolor exhibited faster colonization than Ganoderma lucidum in most variants, although differences between strains decreased at higher hydration levels. Spent coffee grounds alone were found to be an unsuitable substrate, whereas their mixture with wheat bran supported fungal growth. Chemical analysis of colonized substrates confirmed a decrease in carbohydrate and protein content, as well as changes in antioxidant activity depending on the substrate–strain combination. The antimicrobial activity of ethanolic extracts was evaluated against Escherichia coli, Candida glabrata, and Staphylococcus epidermidis, with Escherichia coli showing the highest sensitivity. Extracts obtained from substrates fermented byGanoderma lucidum generally exhibited stronger antimicrobial activity than those fermented by Trametes versicolor. The resazurin assay indicated a predominantly bacteriostatic mode of action. In addition, a compact mycelium-based material was prepared from wheat bran biomass, demonstrating potential for application as a biodegradable biocomposite.

Keywords:

solid-state fermentation, white-rot fungi, lignocellulosic substrates, mycelial composite, food waste

Date of defence

28.05.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

1. Studentka seznámila členy komise s náplní a cílem diplomové práce. 2. Byly přečteny posudky na diplomovou práci. 3. Studentka akceptovala všechny připomínky oponentky a na všechny otázky odpověděla v plné šíři. Diskuse: prof. RNDr. Ivana Márová, CSc. K čemu by mohl sloužit produkt, který byste získala? Jaká byla antimikrobiální aktivita? Jaké složky vykazují antimikrobiální aktivitu? Jaké sekundární metabolity mohou mycelia produkovat? Vykazovaly samotné substráty nějakou antimikrobiální aktivitu? doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D. Uvádíte PDB médium, můžete to objasnit? Obsahuje toto médium dusík? Kolik jste toho přidávala? Byl správný poměr C/N? Docházelo k nějaké úpravě substrátů? Z jakých důvodů si myslíte, že houba nebyla schopná růst na kávové sedlině, když kávová sedlina často plesniví? prof. RNDr. Iva Burešová, Ph.D. Zmínila jste, že bylo potřeba použít velké množství vzorků, protože docházelo k časté kontaminaci, můžete to objasnit? Bylo pracováno asepticky? V čem byly nekontaminované vzorky jiné? prof. Mgr. Václav Brázda, Ph.D. Jak moc jsou kultury náchylné ke kontaminaci či infekci? Jak jste analyzovali hmotnostní úbytek? Do sušiny jste zahrnovali i váhu houby? Studentka odpověděla na všechny doplňující otázky členů komise, které byly v průběhu diskuse k dané problematice vzneseny. V diskusi studentka prokázala výbornou orientaci v dané problematice. Po diskusi následovalo hodnocení závěrečné práce. Diplomantka prokázala nejen výborné odborné znalosti, ale i schopnost samostatné prezentace dosažených výsledků.

Language of thesis

Slovak

Faculty

Department

Study programme

Chemistry of Natural Products (NPCP_CHPL)

Composition of Committee

prof. RNDr. Ivana Márová, CSc. (předseda)
prof. Ing. Stanislav Obruča, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Eva Vítová, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Iva Burešová, Ph.D. (člen)
prof. Mgr. Václav Brázda, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Helena Hudečková, Ph.D.

Diplomová práce Bc. Sandry Adamusové se zabývá aktuální problematikou využití potravinářských odpadních substrátů pro kultivaci ligninolytických hub a jejich následné využití v oblasti udržitelných biomateriálů. Téma je aktuální a má významný potenciál z hlediska aplikaci v oblasti cirkulární ekonomiky a environmentálních biotechnologií.
Zadání práce bylo splněno v plném rozsahu. Studentka provedla jak rozsáhlou literární rešerši zaměřenou na problematiku ligninolytických hub, substrátů a fermentace na pevné fázi, tak experimentální studii hodnotící vhodnost pšeničných otrub a kávové sedliny pro kultivaci hub Trametes versicolor a Ganoderma lucidum. Součástí práce bylo rovněž zhodnocení chemických a biologických vlastností vzniklé biomasy a ověření jejího aplikačního potenciálu ve formě myceliového materiálu.
Teoretická část práce je zpracována na dobré úrovni, vychází z aktuálních publikací a poskytuje ucelený přehled řešené problematiky. Studentka prokázala schopnost práce s odbornou literaturou včetně správného citování zdrojů. V některých částech má text spíše popisný charakter, avšak to nesnižuje jeho celkovou kvalitu. Získané poznatky z literatury byly vhodně využity při návrhu experimentů i interpretaci výsledků. Propojení diskuse s literárními zdroji je ve většině kapitol dostatečné, i když místy by mohlo být ještě pojato více do hloubky.
Experimentální část práce je zpracována pečlivě. Výsledky jsou prezentovány ve formě přehledných tabulek a poskytují dostatečný podklad pro další vyhodnocení. Interpretace výsledků je logická a věcná. Diskuse výsledků je strukturovaná, nicméně v některých pasážích by bylo možné více zdůraznit kritický přístup a širší kontext. Závěry práce jsou jasně formulované, odpovídají dosaženým výsledkům a přinášejí relevantní shrnutí hlavních poznatků. Studentka poukazuje na praktický potenciál využití získané biomasy a myceliových materiálů.
Z hlediska celkového přístupu k řešení úkolů pracovala studentka samostatně, zodpovědně a velice iniciativně. Využívala pravidelné konzultace. Její přístup hodnotím kladně z hlediska dosažených výsledků a celkového přístupu studentky k zadanému tématu. Kontrolou míry podobnosti s jinými dokumenty a pracemi, byla zjištěna podobnost z 3,1 %, textovou část práce lze tedy považovat za originální. Tuto diplomovou práci doporučuji k obhajobě a hodnotím ji známkou A (výborně).
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Studium literatury a její zpracování B
Využití poznatků z literatury A
Kvalita zpracování výsledků A
Interpretace výsledků, jejich diskuse B
Závěry práce a jejich formulace B
Využívání konzultací při řešení práce A
Celkový přístup k řešení úkolů A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Julie Hoová, Ph.D.

Diplomová práce Bc. Sandry Adamusové zabývající se kultivací hub bílé hniloby G. lucidum a T. versicolor na vybraných odpadních substrátech, a to na pšeničných otrubách a kávové sedlině, s potenciálním využití v potravinářství jako obalový materiál je zajímavým tématem v oblasti snížení enviromentální zátěže.
V teoretické části jsou velmi podrobně popsány obě vybrané houby a odpadové substráty, a to jak z chemického tak z biologického hlediska.
V experimentální části byla studentkou provedena optimalizace kultivace pro získání nejvyššího výtěžku mycelia na odpadních substrátech. Zde bych ráda vyzdvihla variabilní počet vzorků ve druhé sérii. Nakultivované mycelia na odpadních substrátech i samotné substráty byly následně charakterizovány z chemického hlediska a porovnány mezi sebou. Z biologického hlediska byla sledována antimikrobiální aktivita.
Práce je obsáhlá s jasným cílem. Výtku mám ke kapitolám 5.1.2 a 5.1.3, kde by bylo vhodnější, kdyby sledované parametry byly shrnuty a okomentovány společně. V těchto kapitolách dochází k častému opakování diskuze výsledků a na jejich odkazování. Dále se objevují v menší míře typografické chyby a překlepy v odborných názvech, např. S. epidermidis na epidermis.
Tyto mé připomínky nesnižují hodnotu práce Bc. Sandry Adamusové, a proto tuto práci doporučuji k obhajobě a hodnotím známkou „A“.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Logické členění práce B
Kvalita zpracování výsledků A
Interpretace výsledků, jejich diskuse B
Využití literatury a její citace B
Úroveň jazykového zpracování A
Formální úroveň práce – celkový dojem A
Závěry práce a jejich formulace A
Topics for thesis defence:
  1. Jakým způsobem byly připraveny ethanolové extrakty (zmíněny v kapitole 4.5) a podle čeho byla vybrána koncentrace ethanolového rozpouštědla?
  2. V kapitole 5.1.3 diskutujete důležitý obsah vlákniny ve vzorcích, která ale nebyla stanovena. Navrhněte tedy vhodný postup extrakce a stanovení celkového profilu všech sacharidů ve vybraných odpadních substrátech.
  3. Pro stanovení antimikrobiálního účinku byla vybrána grampozitivní bakterie S. epidermidis, která se vyskytuje převážně na lidském těle. Z jakého důvodu byla vybrána právě tato bakterie?
  4. Z jakého důvodu bylo vybráno PDB médium v sérii 2, a čím si vysvětlujete, že nebylo tak účinné jako přídavek vyššího množství vody (20 ml) k substrátu?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová