Publication: Characterization of bacterial strains of rhamnolipid surfactants from palm kernel cake and its applications
dc.contributor.affiliation | #PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE# | en_US |
dc.contributor.author | Sumathy Vello | en_US |
dc.contributor.supervisor | Parveen Jamal, Ph.D | en_US |
dc.contributor.supervisor | Md. Zahangir Alam, Ph.D | en_US |
dc.contributor.supervisor | Mohammed Saedi Jami, Ph.D | en_US |
dc.contributor.supervisor | Wan Mohd Fazli Wan Nawawi, Ph.D | en_US |
dc.contributor.supervisor | Md. Noor Salleh, Ph.D | en_US |
dc.date.accessioned | 2024-10-07T03:02:00Z | |
dc.date.available | 2024-10-07T03:02:00Z | |
dc.date.issued | 2020 | |
dc.description.abstract | Rhamnolipid is a glycolipid surfactant used in various sectors due to its versatile action. The major problem of rhamnolipid production is an expensive substrate and high production microbial strains. With this in mind, a novel substrate from palm waste, palm kernel cake (PKC) was explored for rhamnolipid production using co-culture to maximize the return. A mixture of seven bacterial population was isolated from PKC and labelled as VS1 to VS7. All the isolates were identified as biosurfactant producers through haemolytic assay, drop collapse, surface tension, oil spreading and emulsification index. However, only VS2, VS3, VS5 and VS7 were rhamnolipid producers. Biochemical analysis and 16S rRNA sequence analysis disclosed that they were Enterococcus faceium (VS2), Pantoea ananatis LMG 5342 (VS3), Enterococcus hirae (VS5) and Stenotrophomonas maltophilia K279 (VS7). The selection of co-culture in this investigation was based on the compatibility test with Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027, a commercial strain. Isolated bacteria Stenotrophomonas maltophilia K279 was the most compatible bacteria in this study. Out of the eleven screened factors, four factors, namely sucrose, glucose, NaNO3 and KH2PO4, were the most significant components for rhamnolipid production in Plackett Burman experimental design. As PKC functioned as the primary substrate, sucrose was chosen as the co-substrate. One factor at a time (OFAT) experiment showed that PKC (8%), sucrose (4 g/L), NaNO3 (1.4 g/L), KH2PO4 (1.3 g/L), temperature (35C), pH (7) and inoculum size (6%) were the optimum concentrations and conditions required for best rhamnolipid production. Media optimization using Face centered central composite design (FCCCD) showed that sucrose (4.1 g/L), NaNO3 (1.9 g/L) and KH2PO4 (1.29 g/L) produced the highest E24 value indicating maximum rhamnolipid production. Process optimization for aeration and agitation in a bioreactor using 2k factorial design indicated that aeration of 1 vvm and agitation above 250 rpm was suitable for maximum production of rhamnolipid. An increase of 25% in rhamnolipid recovery was recorded with mixed culture compared to using a single strain in a production comparison study. The brown viscous extract showed the presence of mono-rhamnolipid with a Rf value of 0.70 in TLC analysis. The presence of hexadecanoic acid, methyl ester, was the fatty acid detected in GS-MS analysis for our rhamnolipid. Both 1H NMR and 13C NMR detected the presence of rhamnose ring in the chromatogram. In vitro antibacterial experiment showed that rhamnolipid was more potent towards Gram negative bacteria compared to Gram positive bacteria. Likewise, rhamnolipid recovered in this study successfully removed 91.3% (Zn), 91% (Cu) and 90.7% (Fe) at 10 ppm that is common in agriculture soil. | en_US |
dc.description.abstractarabic | رامنوليبيد (Rhamnolipid) هي دهون سكرية خافضة للتوتر السطحي تستخدم في عدة لقطاعات بسبب تنوع وظائفها. ولكنّ المشكلة الأساسية في إنتاج الرامنوليبيد هي تكلفته العالية وتواجد السلالات الميكروبية التي تنتجه بوفرة. مع أخذ ذلك في الاعتبار، تمّ استكشاف مادّة جديدة من نفايات النخيل ، كعكة نواة النخيل (PKC) لإنتاج الرامنوليبيد باستخدام مبدأ التكافل في نموّ السلالات لزيادة الإنتاج. حيث تم عزل خليط من سبع سلالات بكتيرية من PKC، وتسميتها VS1 إلى VS7. تم تصنيف جميع العزلات كمُنتِجات للعوامل البيولوجية الخافضة للتوتر السطحي من خلال الفحص الانحلالي، سقوط القطرة، التوتر السطحي، انتشار الزيت، ومؤشر الاستحلاب. ومع ذلك، كانت السلالات VS2 ، VS3 ، VS5 و VS7 فقط هي المنتجة للرامانوليبيد. وكشف التحليل البيوكيميائي وتحليل تسلسل الحمض النووي rRNA 16S أنّ هذه السلالات كانت Enterococcus faceium (VS2)،Pantoea ananatis LMG 5342 (VS3)، Enterococcus hirae (VS5)، و Stenotrophomonas maltophilia K279 (VS7). واستند اختيار سلالات التكافل على اختبار التوافق مع السلالة التجارية Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027. وكانت البكتيريا المعزولة Stenotrophomonas maltophilia K279 أكثر السلالات توافقًا في هذه الدراسة. من بين أحد عشر عاملًا تم فحصها، كانت أربعة عوامل، وهي السكروز والجلوكوز و NaNO3 و KH2PO4 ، هي أهم المكونات لإنتاج رامنوليبيد في التصميم التجريبي Plackett Burman. وبما أن PKC يعمل كركيزة أساسية، فقد تمّ اختيار السكروز كركيزة مساندة. أظهرت دراسة عامل واحد في كل مرة (OFAT) أنّ PKC بنسبة (8%) ، السكروز (4 جم/لتر) ، NaNO3 (1.4 جم/لتر)، KH2PO4 (1.3 جم/لتر) ، درجة الحرارة (35 درجة مئوية) ، درجة الحموضة ( 7.00) و حجم اللقاح (6%) هي التركيزات المثلى والظروف المطلوبة للحصول على أفضل إنتاج رامنوليبيد. وأظهرت دراسة تحسين الإنتاج باستخدام التصميم المركب المركزي (FCCCD) أنّ السكروز (4.1 جم/لتر)، NaNO3 (1.9 جم/لتر) و KH2PO4 (1.29 جم/لتر) أنتجت أعلى قيمة E24 مايشير إلى الحد الأقصى من إنتاج رامنوليبيد. أوضحت عملية تحسين التهوية والتحريك في المفاعل الحيوي باستخدام تصميم عامل 2k أن التهوية بمقدار 1 vvm والتحريك بقيمة أعلى من 250 دورة في الدقيقة، كانت مناسبة لإنتاج الحد الأقصى من رامنوليبيد. وفي دراسة لمقارنة الإنتاج، سُجِلت زيادة بنسبة 25% في عائد الرامنوليبيد باستخدام خليط من سلالات البكتيريا مقارنةً باستخدام سلالة واحدة. وأظهر المستخلص البني اللزج، وجود أحادي الرامنوليبيد بقيمة Rf تبلغ 0.70 في تحليل TLC. وكان حمض الهيكساديكانويك واستر الميثيل ، هي الأحماض الدهنية التي تم الكشف عنها في التحليل الكروماتوجرافي GS-MS لـرامنوليبيد. كشف كلٌّ من 1H NMR و 13C NMR وجود حلقة رامنوز(rhamnose) في الطيف اللوني. وأظهرت التجارب المخبرية المضادة للبكتيريا أنّ الرامنوليبيد كان أكثر فعالية تجاه البكتيريا السالبة الجرام مقارنة بالبكتيريا الموجبة الجرام. كذلك فإنّ رامنوليبيد المنتج في هذه الدراسة نجح في إزالة 91.3% (Zn) ، 91% (Cu) و 90.7% (Fe) عند 10 جزء من المليون والتي تعتبر شائعة في التربة الزراعية. | en_US |
dc.description.callnumber | t TP 684 P3 S955C 2020 | en_US |
dc.description.identifier | Thesis : Characterization of bacterial strains of rhamnolipid surfactants from palm kernel cake and its applications / by Sumathy Vello | en_US |
dc.description.identity | t11100437035SumathyVello | en_US |
dc.description.kulliyah | Kulliyyah of Engineering | en_US |
dc.description.notes | Thesis (Ph.D)--International Islamic University Malaysia, 2020. | en_US |
dc.description.physicaldescription | xx, 191 leaves : colour illustrations ; 30cm. | en_US |
dc.description.programme | Doctor of Philosophy (Engineering) | en_US |
dc.identifier.uri | https://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/2938 | |
dc.language.iso | en | en_US |
dc.publisher | Kuala Lumpur : Kulliyyah of Engineering, International Islamic University Malaysia, 2020 | en_US |
dc.subject.lcsh | Palm oil industry -- Waste disposal -- Malaysia | en_US |
dc.subject.lcsh | Biosurfactants -- Malaysia | en_US |
dc.subject.lcsh | Environmental engineering -- Malaysia | en_US |
dc.title | Characterization of bacterial strains of rhamnolipid surfactants from palm kernel cake and its applications | en_US |
dc.type | Doctoral Thesis | en_US |
dspace.entity.type | Publication |
Files
License bundle
1 - 1 of 1