Utilization of Post-Maceration Liquid from Spartium junceum Enzymatic Retting in Biosynthesis of Bacterial Nanocellulose

• Autorzy: Kazimierczak J. , Wietecha J. , Kopania E. , Szadkowski M. , Infelise L.

Identyfikatory

DOI

10.5604/12303666.1221736

Warianty tytułu

PL

Wykorzystanie cieczy maceracyjnej pozostałej z enzymatycznego roszenia Spartium junceum do biosyntezy nanocelulozy bakteryjnej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The idea of the production of high value-added materials from wastes originating from renewable plant biomass has great potential of becoming an integral part of modern biorefineries. Spartium junceum (Spanish broom) is a perennial shrub widespread in the Mediterranean area. Since ancient times it has been used as a raw material for the manufacture of ropes, nets, bags, sails and even high quality yarns, fabric and garments. Waste post-maceration liquid (PML) from Spanish broom enzymatic retting was utilized as a component of different culture media in the biosynthesis of bacterial nanocellulose (BNC) by Gluconacetobacter xylinus (ATCC 700178). The results of the experiments showed that it is possible to use post-maceration liquid as a medium component for the biosynthesis of BNC. It was also possible to reduce the cost of biosynthesis by elimination or reduction of the amount of individual medium components and to obtain BNC with a comparable or higher yield than in the standard culture medium.

PL

Wytwarzanie materiałów o wysokiej wartości dodanej z odpadów powstających z przetwórstwa odnawialnej biomasy roślinnej związane jest ściśle z ideą nowoczesnych biorafinerii. Spartium junceum jest wieloletnim krzewem szeroko rozpowszechnionym w basenie Morza Śródziemnego. Od czasów starożytnych wykorzystywany był jako surowiec do wytwarzania lin, sieci, worków, żagli a nawet przędz i tkanin ubraniowych. W celu efektywnego wydzielania włókien z gałązek Spartium junceum włoski instytut badawczy ARTES wyizolował szczepy mikroorganizmów produkujące wyspecjalizowane enzymy oraz opracował proces enzymatycznego roszenia włóknodajnej rośliny z wykorzystaniem opatentowanej mieszanki enzymów o nazwie GINEXTRA®. Odpadowa ciecz po maceracji (PML) została wykorzystana jako składnik ciekłych podłoży hodowlanych w procesie biosyntezy nanocelulozy bakteryjnej (BNC) z udziałem szczepu Gluconacetobacter xylinus (ATCC 700178). Badania wykazały, że odpadowa ciecz maceracyjna może z powodzeniem zastąpić wodę w podłożu hodowlanym. Dodatkowymi zaletami są: obniżenie kosztów biosyntezy BNC przez całkowite wyeliminowanie lub ograniczenie ilości drogich składników podłoża i otrzymanie nanocelulozy bakteryjnej z wydajnością porównywalną lub nawet wyższą niż przy zastosowaniu standardowego podłoża.

Słowa kluczowe

EN

maceration liquid; Spartium junceum; bacterial cellulose

PL

ciecz maceracji; Spartium junceum; celuloza bakteryjna

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 24, no. 6 (120)
• Strony: 45--51
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kazimierczak J.

• Institute of Biopolymers and Chemical Fibres, ul. M. Skłodowskiej-Curie19/27 90-570 Łódź, Poland

autor

Wietecha J.

• Institute of Biopolymers and Chemical Fibres, ul. M. Skłodowskiej-Curie19/27 90-570 Łódź, Poland

autor

Kopania E.

• Institute of Biopolymers and Chemical Fibres, ul. M. Skłodowskiej-Curie19/27 90-570 Łódź, Poland

autor

Szadkowski M.

• Institute of Biopolymers and Chemical Fibres, ul. M. Skłodowskiej-Curie19/27 90-570 Łódź, Poland

autor

Infelise L.

• Italian Research Institute, ARTES, Bologna, Italy

Bibliografia

• 1. Angelini LG, Tavarini S and Foschi L. Spanish Broom (Spartium junceum L.) as New Fiber for Biocomposites: The Effect of Crop Age and Microbial Retting on Fiber Quality. In: Conference Papers in Materials Science Volume 2013, http://dx.doi.org/10.1155/2013/274359
• 2. Picuno P. Use of traditional material in farm buildings for a sustainable rural environment. International Journal of Sustainable Built Environment 2016; 5, 2: 451–460.
• 3. Katovic D, Katovic A and Krncevic M. Spanish Broom (Spartium junceum L.) – History and Perspective. Journal of Natural Fibers, 8:81–98, 2011.
• 4. Vandamme E J, De Baets S, Vanbaelen A, Joris K and de Wulf P. Improved production of bacterial cellulose and its application potential. Polymer Degradation and Stability 1997; 59: 93-99.
• 5. Czaja W, Krystynowicz A, Bielecki S and Brown R M Jr. Microbial cellulose—the natural power to heal wounds. Biomaterials 2006; 27; 145–151.
• 6. Tsouko E, Kourmentza C, Ladakis D, Kopsahelis N, Mandala I, Papanikolaou S, Paloukis F, Alves V and Koutinas A. Bacterial Cellulose Production from Industrial Waste and byProduct Streams. Int. J. Mol. Sci. 2015; 16: 14832-14849. DOI:10.3390/ijms160714832
• 7. Cavka A, Guo X, Tang S-J, Winestrand S, Jönsson L J and Hong F. Production of bacterial cellulose and enzyme from waste fiber sludge. Biotechnology for Biofuels. 2013; 6: 25. 8.
• 8. Kim H, Hill M K, Friche A L. Preparation of kraft lignin from black liquor. Tappi J. 1987; 70: 12, 112.
• 9. Kopania E, Milczarek S, Bloda A, Wietecha J and Wawro D. Extracting Galactoglucomannans (GGMs) from Polish Softwood Varieties. Fibres and Textiles in Eastern Europe 2012; 20, 6B(96): 160-166.
• 10. Wood T M, Bhat K M. Methods for measuring cellulase activities. Methods Enzymol 1981; 60: 87 117.
• 11. Lowry O H, Rosebrough N J, Farr A L and Randall R J. Protein measurement with the Folin phenol reagent. J. Biol. Chem. 1951; 193: 265-275.
• 12. Pszonka B and Stupinska H. Carbohydrate assaying in materials and products of cellulose industry using gas chromatography. Advances of Agricultural Sciences Problem 1976; 185: 41–51.
• 13. Hestrin S and Schramm M. Synthesis of cellulose by Acetobacter xylinum. Biochem J 1954; 58: 345-352.
• 14. Fan X, Gao Y, He W, Hu H, Tian M, Wang K and Pan S. Production of nano bacterial cellulose from beverage industrial waste of citrus peel and pomace using Komagataeibacter xylinus. Carbohydrate Polymers 2016; 151, 20: 1068–1072.
• 15. Czaja W, Romanovicz D and Brown R M Jr. Structural investigations of microbial cellulose produced in stationary and agitated culture. Cellulose 2004; 11: 403–411.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).