Pomegranate fruit peels : a novel substrate for polyhydroxybutyrate production.

Identifier
Al-Hinaiyah, Asma Khamis Mubarak (2020). Pomegranate fruit peels : a novel substrate for polyhydroxybutyrate production (Master thesis, Sultan Qaboos University, Muscat, Oman).
Author
Al-Hinaiyah, Asma Khamis Mubarak.
Publisher
Sultan Qaboos University.
Gregorian
2020
Language
English
Subject
English abstract
Increased concern over the risks of synthetic plastic to environment has led to increased interest in exploring eco-friendly plastic from renewable and natural waste resources including food waste. Pomegranate peels are well known as a nutritive, antimicrobial and antioxidant rich byproduct. This study spots the light to produce bioplastic (polyhydroxybutyrate) from pomegranate peel waste as a novel substrate using Cupriavidus necator strain. This microbial strain tends to accumulate polyhydroxybutyrate (PHB) intracellularly as an energy reserve. To make the pomegranate peel as a suitable for microbial growth, the polyphenol content was extracted out. The results showed that ethanol solvent was significantly (p<0.05) extracted more polyphenol compared to hexane and water solvents. The pomegranate peel was subjected to chemical pretreatment to increase the cellulose content and to reduce the lignin content. The peels were pretreated using hydrochloric acid, sodium hydroxide and sodium peroxide. The highest cellulose content of 41.625±0.00 and 49.5±0.00 obtained after sodium hydroxide and sodium peroxide which was 20.25±0.001 before pretreatment. Enzyme hydrolysis was done using native fungus Aspergillus foetidus isolated from pomegranate peels and also using pure cellulase enzyme. The obtained hydrolysate of fungal cellulase used as substrate for PHB production using C. necator through fermentation process. The hydrolysate containing reducing sugars (21 g/L) was inoculated with 1% (v/v) inoculum of fresh activated PHB strain under optimized conditions (pH 7.0, temperature 30°C and agitation 160 rpm). For PHB extraction, 10 ml of samples were collected at regular interval (24h) to measure dry cell weight. The PHB extracted from dry biomass was measured using GC-FID and UV-VIS spectrophotometer. C. necator produced maximum PHB content of 56% at 72 h fermentation. Therefore, pomegranate fruit peels could be used as potential alternative low-cost substrate to produce PHB.
Member of
Theses and Dissertations
Resource URL
https://hdl.handle.net/20.500.12408/9193
Arabic abstract
تواجه الحكومة تحد كبيرنتيجة تراكم كميات كبيرة من مخلفات الطعام التي ينتهي بها المطاف إلى البيئة. و من جهة أخرى، أدى القلق المتزايد بشأن مخاطر البلاستيك على البيئة إلى تزايد الإهتمام بإكتشاف بالستيك صديق للبيئة من موارد النفايات المتجددة و الطبيعية بما في ذلك نفايات الطعام. تعرف قشور الرمان كمنتج ثانوي غني بالمضادات الحيوية و مضادات الإكسدة. الدراسة الحالية تسلط الضوء على إنتاج البلاستيك الصديق للبيئة (PHB (Polyhydroxybutyrate من مخلفات قشر الرمان كركيزة جديدة بإستخدام نوع بكتيري يسمى necator Cupriavidus ،حيث يميل هذا النوع من الكائنات الدقيقة إلى إنتاج PHB و تراكمه داخل الخلية بكميات كبيرة. و لكي تتم عملية إنتاج البلاستيك الصديق للبيئة هناك خطوات عملية أهمها: أوالً، يخضع قشر الرمان لمعالجة فيزيائية و كيميائية مسبقة و ذلك لتقليل كمية البوليفينول و زيادة كمية السيليولوز. أظهرت نتائج التجربة السابقة أن الإيثانول أدى إلى إنخفاض كمية البوليفنول مقارنة بالهكسان و الماء. بعد ذلك تمت عملية تحضير قشر الرمان لمقارنة النشاط الإنزيمي في تكسير السيليولوز إلى جلوكوز بإستخدام جمض الهيدروكلوريك و هيدروكسيد الصوديوم و بيروكسيد الصوديوم كحمض و قاعدة قوية. قشر الرمان قبل المعالجة كان يحتوي على كمية سيليولوز تساوي 00.0±25.120 % حيث سجلت النتائج أعى كمية سيليولوز بلغ 00.0±625.41 %لهيدروكسيد الصوديوم و 00.0±5.49 % لصوديوم بيروكسيد. و في عملية التحلل إنزيم مستخرج من فطريات تم عزلها من قشر الرمان الإنزيمي إستخدم إنزيم السيليواليز النقي و أيضا تسمى .Aspergillusً foetidus .مستخلص هذه العملية الناتج من التحلل يستخدم كركيزة أساسية لـnecator. C من خالل عملية التخمر لإنتاج PHB .القشور المحللة بواسطة الإنزيمات تحتوي على سكريات مختزلة )21جم/لتر( مع 1 % لقاح من الخاليا المنشطة التي تحتوي على PHB في ظل ظروف قياسية منها: درجة pH طبيعية )0.7 )و درجة حرارة تصل إلى 30 درجة سيليزية. عملية إستخراج PHB تتم عن طريق جمع عينات بمقدار 10 مل على فترات منتظمة )24 ساعة( لوزن الخلية الجافة، و لقياس كمية PHB المنتجة بإستخدام جهاز كروماتوجرافي الغاز)ذو عمود منفصل يسمى FID )و جهاز الطيف الضوئي . النتائج أظهرت أن بكتيريا necator. C لديها القدرة إنتاج كمية عالية تساوي 68 % و 56 %من PHB بعد مرور 72 ساعة فقط من بدء عملية التخمير. لذلك تعتبر قشور الرمان بمثابة ركيزة بديلة مخفضة التكلفة لإنتاج البلاستيك الصديق للبيئة.
Category
Theses and Dissertations

Same Subject

Theses and Dissertations
0
0
Al-Saidi, Ghalib Said.
Sultan Qaboos University
2010