กรุณาใช้ตัวระบุนี้เพื่ออ้างอิงหรือเชื่อมต่อรายการนี้: http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/19034
ชื่อเรื่อง: Production, Characterization and Appliction of Polymers from Rhizopus microsporus ST4 and Oil Plam Wastes
ชื่อเรื่องอื่นๆ: การผลิต คุณลักษณะ และการประยุกต์ใช้พอลิเมอร์จาก Rhizopus microsporus ST4 และวัสดุเศษเหลือจากปาล์มน้ำมัน
ผู้แต่ง/ผู้ร่วมงาน: Poonsuk Prasertsan
Hatsalinda Binma-ae
Faculty of Agro-Industry (Industrial Biotechnology)
คณะอุตสาหกรรมเกษตร ภาควิชาเทคโนโลยีชีวภาพอุตสาหกรรม
คำสำคัญ: Polymers;Oil palm
วันที่เผยแพร่: 2018
สำนักพิมพ์: Prince of Songkla University
บทคัดย่อ: This study aimed to produce, characterize and apply biopolymers from Rhizopus microsporus ST4 and oil palm wastes. The condition for production of biopolymer from R. microsporus ST4 were: 2% glucose, 0.05% yeast extract, 5% glutamic acid and 0.05% MgSO4 -7H2O with pH of 5.8 at 45 °C for 3 days. Under this condition, the maximum concentration of biopolymer was 12.33 g/L. Analysis of amino acid profile revealed that the biopolymer ST4 contained 99.3% of glutamic acid with a trace amount of lysine, aspartic acid, alanine and threonine. Therefore, the biopolymer from R. microsporus ST4 was considered to be polyglutamic acid (PGA). The molecular size of PGA (estimated by SDS-PAGE) was about 80 kDa and soluble in water. The recovery and characterization of biopolymers from oil palm wastes were investigated using palm oil mill effluent (POME) and oil palm trunk (OPT). For POME, the biopolymer from sterilizer condensate (SC) and decanter effluent (DE) were extracted with 5 folds (v/v) of 95% ethanol and obtained the precipitated hemicellulose from SC (HSC) and DE (HDE) of 2.16% and 2.47% (w/v), respectively. There were two sizes of Mw from each source; 42.19 kDa and 3.57 kDa from HSC, with 36.34 and 3.61 kDa from HDC were determined with a gel permeation chromatography (GPC). The maximum solubility of HSC and HDE in water were 96.82% and 99.05% respectively. Polymer from the selected OPT (0.6>OPT<2 mm) was extracted using alkaline peroxide (AP) pretreatment, then precipitated using the 3-fold volume of absolute ethanol. Under the optimal condition, the maximum concentration of the precipitated hemicellulose from OPT (PHCCM) was 26.25% (w/w). The PHCCM had a molecular weight (Mw) of 67.57 kDa and the maximum solubility in DMSO. The commercial xylan from beechwood (CXB) was found to have also two size of Mw 930 kDa and 21 kDa. The maximum solubility of CXB in water was 84.62%. Hemicellulose-maleic anhydride (MA)/polyvinyl alcohol (PVA) hydrogels were prepared by modifying from HSC (H1-H12), HDE (H13-H24), CXB (H25-H36) and PHCCM (H1-H12). HDE-MA was prepared by reacting HDE with MA (ratio 1.5:1) using dimethyl sulfoxide (DMSO) as a solvent. The reactions were performed and stirred at 50 °C for 2 h and precipitated with 3 folds (v/v) of isopropanol for 48 h and then dried in an oven at 50 °C. The dried HDE-MA were blended with PVA (ratio 1:0.55). This condition (H17) gave the highest degree of swelling (395.9%). Under the optimum conditions (H20;HDE-MA 1:1/PVA1:0.55), the highest compressive strength could reach to 21.12 MPa. Evaluation of the cytotoxicity of the hydrogels revealed that the cell viability of L929 cells (Mouse Fibroblast Cells) and antimicrobial tests on the selected hydrogel which was high swelling and strength including from HSC (H11), from HDE (H17), from commercial xylan (H35) and from PHCCM (H10), hydrogel suggested that the hydrogel was cytotoxic and had a potential for inhibition of cancer cell. The hydrogel from HDE (H17) and hydrogel from CXB (H35) exhibited inhibition zones of Staphylococcus aureus ATCC 6538 could be the probability in the field of biomedical application. The xylooligosacharide (XOS) production from HSC, HDE, CXB and PHCCM, was using the enzymatic method. Under the optimal conditions of CXB (4 U for 12h at 40 °C), the highest xylobiose (oligosaccharide) could reach to 0.05% following this polymer from OPT (4 U for 12h at 40 °C), the highest xylobiose (oligosaccharide) could reach to 0.03%. Moreover, XOS from PHCCM exhibited IC50 inhibition at 19,610 μg/mL of antioxidant activity test.
Abstract(Thai): งานวิจัยนี้ศึกษาการผลิต คุณลักษณะและการประยุกต์ใช้พอลิเมอร์จากเชื้อรา Rhizopus microsporus ST4 และวัสดุเศษเหลือจากปาล์มน้ํามันจากการศึกษาสภาวะในการผลิตพอลิเมอร์จากเชื้อรา R. microsporus ST4 ในอาหาร เลี้ยงเชื้อที่มีองค์ประกอบของกลูโคส ร้อยละ2 yeast extract ร้อยละ 0.05 กรดกลูตามิคร้อยละ 5 และ MgSO, 7H,O ร้อยละ 0.05 ปรับพีเอชเป็น 5.8 เลี้ยงเชื้อที่อุณหภูมิ 45 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 3 วัน บนเครื่องเขย่า (200 รอบต่อนาที) พบว่า R. microsporus ST4 สามารถผลิตพอลิเมอร์ได้ 12.33 กรัมต่อลิตร เมื่อศึกษาองค์ประกอบทางเคมีของพอลิเมอร์ดังกล่าว พบว่ามีกรดอะมิโนทั้งหมด ร้อยละ 99.3 ซึ่งเป็นกรดอะมิโนที่มีกรดกลูตามิก ปริมาณมากที่สุด รองลงมา คือ ไลซีน กรด แอสปาติกอะลานีน และ ทรีโอนีน ตามลําดับ ดังนั้น พอลิเมอร์ที่ผลิตจาก R. microsporus ST4 คาด ว่าเป็น พอลิเมอร์ชนิดกลูตามิกแอซิด เมื่อศึกษาน้ําหนักโมเลกุลด้วยวิธี SDS-PAGE พบว่ามี น้ําหนักโมเลกุลประมาณ 80 กิโลดาลตัน และสามารถละลายได้ดีในน้ํากลั่น จากการศึกษาการเก็บเกี่ยวพอลิเมอร์และคุณสมบัติของพอลิเมอร์จากวัสดุเศษเหลือปาล์มน้ํามัน ได้แก่น้ําทิ้งจากโรงงานสกัดน้ํามันปาล์ม และลําต้นปาล์มที่โค่นทิ้ง (อายุ > 25 ปี) โดยการสกัดพอลิเมอร์จากน้ําทิ้งโรงงงานสกัดน้ํามันปาล์ม ได้แก่ น้ํานึ่งปาล์ม และน้ําทิ้งดีแคน- เตอร์ นํามากําจัดของแข็งทั้งหมดโดยการหมุนเหวี่ยงตัวอย่าง และนําสารละลายส่วนใสมาตกตะกอนด้วยเอทานอลร้อยละ 95 ปริมาตร 5 เท่า ได้ผลผลิตพอลิเมอร์ร้อยละ 2.16 และ 2.47 (น้ําหนักต่อปริมาตร) เมื่อศึกษาน้ําหนักโมเลกุลด้วยวิธี gel permeation chromatography (GPC) ของพอลิเมอร์ดังกล่าว พบว่ามีน้ําหนักโมเลกุลสองขนาดได้แก่ น้ําหนักโมเลกุล 42.19 และ 3.57 กิโลดาลตัน และ 36.34 และ 3.61 กิโลดาลตัน ตามลําดับ และทั้งสองตัวอย่างสามารถละลายได้ดี ในน้ํา สําหรับลําต้นปาล์ม นํามาลดขนาดในช่วง 0.6>OPT-2 มิลลิเมตร แล้วนํามาสกัดพอลิเมอร์ โดยใช้วิธีทางเคมีด้วย alkaline peroxide (AP) แล้วนําสารละลายส่วนใสมาตกตะกอนด้วย เอทานอลร้อยละ 95 ปริมาตร 3 เท่า ได้ผลผลิตพอลิเมอร์ ร้อยละ 26.25 (น้ําหนักต่อน้ําหนัก) มีน้ําหนักโมเลกุล 67.57 กิโลดาลตัน และสามารถละลายได้ดีใน dimethylsulfoxide (DMSO) เมื่อ ศึกษาคุณสมบัติของพอลิเมอร์พวกไซแลนทางการค้าที่ผลิตจากไม้บีช พบว่ามีน้ําหนักโมเลกุลสอง ขนาดได้แก่ โมเลกุลขนาดเล็กมีน้ําหนักโมเลกุล 21 กิโลดาลตัน และขนาดใหญ่มีน้ําหนักโมเลกุล 930 กิโลดาลตัน และสามารถละลายได้ดีในน้ํา การศึกษาผลิตไฮโดรเจลจากพอลิเมอร์น้ํานึ่งปาล์ม (HSC) พอลิเมอร์น้ําทิ้งดีแคน- เตอร์ (HDE) พอลิเมอร์ลําต้นปาล์ม (PHCC) และไซแลนทางการค้า (CXB) ใช้ปฏิกิริยาทางเคมีใน การเชื่อมต่อพอลิเมอร์กับ maleic anhydride (MA) มี DMSO เป็นตัวทําละลาย ที่อุณหภูมิ 50 องศาเซลเซียส เวลา 2 ชั่วโมง ตกตะกอนด้วย isopropanol ปริมาตร 3 เท่า และอบแห้งที่อุณหภูมิ 50 องศาเซลเซียส และนําพอลิเมอร์ดังกล่าวทําปฏิกิริยากับ polyvinyl alcohol (PVA) เป็นสารเชื่อมไขว้ เพื่อเกิดโครงสร้างสามมิติในโครงสร้างของไฮโดรเจล ได้ไฮโดรเจลน้ํานึ่งปาล์ม (HSC:H1-H12) พอลิเมอร์น้ําทิ้งดีแคนเตอร์ (HDE:H13-H24) ไซแลนทางการค้า (CXB:H25-H36) และพอลิเมอร์ ลําต้นปาล์ม (PHC :H1-H12) พบว่า พอลิเมอร์จากน้ําทิ้งจากเครื่องดีแคนเตอร์ (HDE:H17) ที่ทํา ปฏิกิริยากับ MA ในอัตราส่วน 1.5:1 และ PVA ในอัตราส่วน 1:0.55 ให้ค่าการบวมน้ําสูงสุดร้อยละ 395.9 และ พอลิเมอร์จากน้ําทิ้งดีแคนเตอร์ (HDE:H20) ที่ทําปฏิกิริยากับ MA ในอัตราส่วน 1:1 และ PVAในอัตราส่วน 1:0.55 ความต้านทานแรงดึงสูงสุดเท่ากับ 21.12 เมกะปาสกาล เมื่อนําไฮโดรเจล ที่มีคุณสมบัติบวมน้ําดี และความต้านทานแรงดึงดูดสูง ได้แก่ ไฮโดรเจลที่ผลิตจากพอลิเมอร์น้ํานึ่ง ปาล์ม (H11) ไฮโดรเจลที่ผลิตจากพอลิเมอร์น้ําทิ้งดีแคนเตอร์ (H17) ไฮโดรเจลที่ผลิตจากไซแลน ทางการค้า (H35) และไฮโดรเจลที่ผลิตจากลําต้นปาล์ม (H10) มาศึกษาความเป็นพิษต่อเซลล์หนู ปกติ (L929) พบว่าไฮโดรเจลทั้งหมดมีความเป็นพิษต่อเซลล์ปกติ ส่วน H17 และ H35 มีฤทธิ์ใน การยับยั้งเชื้อ Staphylococcus aureus ATCC 6538 จึงมีความเป็นไปได้ในการใช้ทางการแพทย์ ต่อไปได้ การประยุกต์ใช้พอลิเมอร์จากวัสดุเศษเหลือจากปาล์มน้ํามันและไซแลนทางการค้า มาผลิตไซโลโอลิโกแซ็กคาไรด์ โดยใช้เอนไซม์ endo-(1,4)-8-xylanases (EC 3.2.1.8) จํานวน 4 ยูนิตต่อ 100 มิลลิกรัมของพอลิเมอร์ ที่อุณหภูมิ 40 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 12 ชั่วโมง พบว่า ไซแลนทางการค้าสามารถผลิตไซโลไบโอสมากที่สุด (ร้อยละ 0.05) รองลงมา คือ พอลิเมอร์จาก ลําต้นปาล์ม สามารถผลิตไซโลไบโอส (ร้อยละ 0.03) และนําไซโล โอลิโกแซ็กคาไรด์ที่ผลิตจาก พอลิเมอร์ลําต้นปาล์ม พบว่ามีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ ที่มีค่า IC, เท่ากับ 19,610 ไมโครกรัม/มิลลิลิตร
รายละเอียด: Thesis (Ph.D., Biotechnology)--Prince of Songkla University, 2018
URI: http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/19034
ปรากฏในกลุ่มข้อมูล:853 Thesis

แฟ้มในรายการข้อมูลนี้:
แฟ้ม รายละเอียด ขนาดรูปแบบ 
434782.pdf6.42 MBAdobe PDFดู/เปิด


รายการนี้ได้รับอนุญาตภายใต้ Creative Commons License Creative Commons