Master's Thesis

Development of new type postbiotics and probiotics based on yeasts

Final Thesis 1.52 MB

Author of thesis: Bc. Martina Husová

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: prof. RNDr. Ivana Márová, CSc.

Reviewer: Ing. Jiří Holub, Ph.D.

Abstract:

This thesis examines the development of yeast postbiotics and probiotics. Currently, the only yeast species commercially utilized for its probiotic properties is Saccharomyces cerevisiae var. boulardii. However, there are other yeast species whose properties and composition could contribute to the development of new, health-promoting microbial products.
As part of the theoretical review, probiotics, postbiotics, and the potentioally probiotic species of yeast were generally characterized. Attention was focused on species of the genera Rhodotorula, Metschnikowia, Yarrowia, and Pichia. Based on the growth characteristics of probiotic microorganisms, an analysis of methods for determining probiotic activity was conducted. The experimental part of the thesis involved testing the probiotic growth characteristics by culturing selected yeasts at body temperature and determining their ability to form biofilms. The postbiotic character of the yeast biomass was characterized by determining the fatty acid profile using gas chromatography, determining the content of carotenoids and other isoprenoids using HPLC, and determining the total saccharide content. Furthermore, the antioxidant capacity and antimicrobial activity of the yeast biomass and supernatants were determined. The cytotoxicity of the yeasts on the Caco-2 cell line was determined, and the cultivation of probiotic bacteria in yeast extracts was performed.
The yeast species Rhodotorula mucilaginosa, Metschnikowia chrysoperlae, and Pichia pastoris exhibited excellent growth properties in terms of biofilm formation and tolerance to body temperature. From a nutritional standpoint, yeast biomass has a good ratio of saturated to unsaturated fatty acids, contains a range of antioxidants and other bioactive compounds, serves as an effective prebiotic for probiotic bacteria, and exhibits low cytotoxicity toward model intestinal epithelial cells. The yeast extracts also demonstrated antimicrobial activity against the tested bacteria.

Keywords:

yeast, probiotics, prebiotics, postbiotics

Date of defence

26.05.2026

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 oponenta a na všechny otázky odpověděla v plné šíři. Diskuse: doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D. Jak probíhala příprava vzorků pro analýzu? Jakou techniku jste používala pro stanovení karotenoidů? Jaké jsou faktory, které mohou ovlivnit stanovení? Jakými kroky je možné zamezit nežádoucí vliv těchto parametrů při přípravě vzorků? prof. Ing. Adriána Kovalčík, Ph.D. Zmínila jste, že dochází k tvorbě biofilmu, můžete to objasnit? Jaké výhody má biofilm? Jak dochází k jeho tvorbě? Jaké je složení biofilmu? Jaké další látky kromě buněk se tam nacházejí? Jaké jsou pozitiva tvorby biofilmu v průmyslu? Má biofilm vyšší stabilitu při kultivaci ve větším objemu? doc. Mgr. Pavel Dvořák, Ph.D. Jaké jsou možnosti při aplikaci probiotických kvasinek? V jakých formách by je pak bylo možné aplikovat? 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

Czech

Faculty

Department

Study programme

Chemistry for Medical Application (NPCP_CHMA)

Specialization

Chemistry of Bioactive Substances (CHBL)

Composition of Committee

prof. RNDr. Ivana Márová, CSc. (předseda)
doc. Ing. Petr Sedláček, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Adriána Kovalčík, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Eva Vítová, Ph.D. (člen)
doc. Mgr. Pavel Dvořák, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
prof. RNDr. Ivana Márová, CSc.

Cílem práce byl vývoj kvasinkových postbiotik a probiotik jiných než jediné dosud deklarované probiotické kasinky Saccharomyces cerevisiae var. boulardii. Existují však kvasinkové druhy, které by svými vlastnostmi a složením mohly přispět k zisku nových, zdraví prospěšných mikrobiálních preparátů. Pozornost byla věnována zejména druhům rodu Rhodotorula, Metschnikowia, Yarrowia a Pichia.

Studentka přistupovala k práci s velkým zájmem, tvůrčím přístupem a velkým nasazením i přes zdravotní problémy. V rámci práce zvládla kultivační techniky a  vybrané testy probiotických růstových vlastností - teplotní odolnost a schopnost tvořit biofilm. Postbiotický efekt byl analyzován prostřednictvím stanovení specifických metabolitů pomocí instrumentálních technik (GC/FID, HPLC, spektrofotometrie). Dále byla stanovena antioxidační kapacita a antimikrobiální aktivita kvasinek. Byla rovněž testována cytotoxicita potenciálně probiotických kvasinkových preparátů na buněčné linii Caco-2. Finálně byl navržen proces přípravy probiotik na imortalizované biomase kvasinek s vysokým obsahem prebiotik i postbiotik.

Spektrum zvládnutých metod je úctyhodné, po zaučení studentka pracovala samostatně, s potřebnou laboratorní zručností a nadstandardní časovou zátěží, a to i přes zmíněné zdravotní problémy. Získané výsledky studentka řádně vyhodnotila, komplexně  interpetovala a posoudila v kontextu literárních údajů.
Výsledkem je zdařilá diplomová práce, jejíž dílčí výsledky byly již prezentovány na mezinárodní konferenci.

Celkově hodnotím práci Bc. Martiny Husové velmi pozitivně, aktivně využívala konzultace a spolupráci v týmu. Sepsala kvalitní diplomovou práci, která byla kladně přijata odbornou komunitou a je základem pro navazující práce.

Z výše uvedených důvodů práci doporučuji k obhajobě a hodnotím stupněm A (výborně).
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Studium literatury a její zpracování A
Využití poznatků z literatury A
Kvalita zpracování výsledků B
Interpretace výsledků, jejich diskuse A
Závěry práce a jejich formulace A
Využívání konzultací při řešení práce A
Celkový přístup k řešení úkolů A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Jiří Holub, Ph.D.

Diplomová práce Bc. Martiny Husové se zabývá vývojem a testováním probiotického a postbiotického účinku vybraných kvasinek a jejich extraktů. Významná část práce je věnována kultivaci kvasinek a charakterizaci biomasy a extraktů pomocí analytických metod (HPLC-PDA, GC-FID, spektrofotometrie).
Experimentální část zahrnuje řadu mikrobiologických a buněčných metod, zejména testy antimikrobiální aktivity, hodnocení prebiotického účinku na probiotických bakteriích a stanovení cytotoxicity na buněčné linii Caco 2 (MTT test). Studentka ve své práci vhodně využívá a cituje relevantní odbornou literaturu a dosažené výsledky kriticky diskutuje v kontextu současných poznatků.
Zadání diplomové práce bylo splněno. Práce má odpovídající odbornou úroveň a přináší komplexní výsledky.
Diplomovou práci hodnotím stupněm „A“ a doporučuji ji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Logické členění práce A
Kvalita zpracování výsledků B
Interpretace výsledků, jejich diskuse B
Využití literatury a její citace A
Úroveň jazykového zpracování A
Formální úroveň práce – celkový dojem B
Závěry práce a jejich formulace A
Topics for thesis defence:
  1. Jaké jsou podle vašeho názoru hlavní limitující faktory využití kvasinek rodu Rhodotorula jako přímých probiotik pro humánní aplikace?
  2. V kapitole 4.4.4 popisujete přípravu kvasinkových extraktů. Jakým způsobem došlo po extrakci k odstranění buněčných částí, případně byl výsledný extrakt ponechán jako heterogenní směs obsahující buněčné fragmenty?
  3. Pokud byly analyzované vzorky heterogenní, jak bylo zajištěno, aby při stanovení antioxidační kapacity nedocházelo ke zkreslení výsledků vlivem zákalu či rozptylu světla?
  4. Jak si vysvětlujete přítomnost tokoferolu v biomase kvasinky Saccharomyces cerevisiae var. boulardii, když jeho produkce není pro tento druh běžně popisována?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová