Pre-treatment effect on the structure of bacterial cellulose from Nata de Coco (Acetobacter xylinum)

Rusdi, Rusaini Athirah Ahmad; Halim, Norhana Abdul; Nurazzi, Mohd Norizan; Abidin, Zul Hazrin Zainal; Abdullah, Norli; Che Ros, Fadhlina; Ahmad, Nurazlin; Azmi, Ahmad Farid Mohd

doi:10.14314/polimery.2022.3.3

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Pre-treatment effect on the structure of bacterial cellulose from Nata de Coco (Acetobacter xylinum)

Autorzy

Rusdi Rusaini Athirah Ahmad , Halim Norhana Abdul , Nurazzi Mohd Norizan , Abidin Zul Hazrin Zainal , Abdullah Norli , Che Ros Fadhlina , Ahmad Nurazlin , Azmi Ahmad Farid Mohd

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pre-treatment effect on the structure.pdf

Pobierz

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2022.3.3

Warianty tytułu

Wpływ wstępnej obróbki na strukturę celulozy bakteryjnej z Nata de Coco (Acetobacter xylinum)

Języki publikacji

Abstrakty

This paper presents a structural analysis of various methods to produce bacterial cellulose (BC) from Nata de Coco (Acetobacter xylinum). BC sheet, BC chem and BC mech powders were successfully prepared using oven drying, chemical and mechanical treatment. The X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, and field emission scanning electron microscopy (FESEM) were used to analyze the structure of prepared BC. The structure of bacterial cellulose was compared with the structure of commercial microcrystalline cellulose (MCC) and cotton fabric. The XRD results showed that the BC sheet sample had the highest degree of crystallinity (81.76%) compared to cotton cellulose (75.73%). The crystallite size of cotton was larger than the BC sheet, with the value of 6.83 ηm and 4.55 ηm, respectively. The peaks in the FTIR spectra of all BC were comparable to the commercial MCC and cotton fabrics. FESEM images showed that the prepared BC sheet, BC mech, and BC chem had an almost similar structure like commercial MCC and cotton fabric. It was concluded that simple preparation of BC could be implemented and used for further BC preparation as reinforcement in polymer composites, especially in food packaging.

Niniejszy artykuł zawiera analizę struktury celulozy bakteryjnej (BC) wytworzonej z Nata de Coco (Acetobacter xylinum) różnymi metodami. Folia BC i proszki BC chem oraz BC mech zo -stały wytworzone poprzez suszenie w piecu, obróbkę chemiczną i mechaniczną. Do oceny struktury celulozy bakteryjnej stosowano dyfrakcję rentgenowską (XRD), spektroskopię Fouriera w podczerwieni (FTIR) i skaningową mikroskopię elektronową z emisją polową (FESEM). Strukturę celulozy bakteryjnej porównano ze strukturą handlowej celulozy mikrokrystalicznej (MCC) i tkaniny bawełnianej. Wyniki XRD wykazały, że najwyższy stopień krystaliczności miała próbka arkusza BC (81,76%) w porównaniu z celulozą bawełnianą (75,73%). Wielkość krystalitów bawełny była większa niż folii BC i wynosiła, odpowiednio, 6,83 ηm oraz 4,55 ηm. Piki widm FTIR wszystkich otrzymanych form celulozy bakteryjnej były porównywalne z komercyjnymi tkaninami bawełnianymi i z celulozy mikrokrystalicznej. Zdjęcia FESEM folii BC oraz proszków BC mech i BC chem również były podobne do komercyjnej MCC i tkaniny bawełnianej. Stwierdzono, że z wykorzystaniem prostych technik można otrzymać BC, która może być stosowana jako wzmocnienie w kompozytach polimerowych, w szczególności w opakowaniach do żywności.

Słowa kluczowe

bacterial cellulose structure X-ray diffraction Fourier transform infrared spectroscopy field emission scanning electron microscopy

celuloza bakteryjna struktura dyfrakcja rentgenowska spektroskopia w podczerwieni z transformacją Fouriera skaningowa mikroskopia elektronowa z emisją polową

Wydawca

Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej

Czasopismo

Polimery

Rocznik

2022

Tom

Vol. 67, nr 3

Strony

110--118

Opis fizyczny

Bibliogr. 45 poz., rys. kolor., wykr.

Twórcy

autor

Rusdi Rusaini Athirah Ahmad

Centre for Defence Foundation Studies, National Defence University of Malaysia, Kem Sungai Besi, 57000 Kuala Lumpur, Malaysia

autor

Halim Norhana Abdul

norhana@upnm.edu.my

Centre for Defence Foundation Studies, National Defence University of Malaysia, Kem Sungai Besi, 57000 Kuala Lumpur, Malaysia

https://orcid.org/0000-0001-8077-824X

autor

Nurazzi Mohd Norizan

Centre for Defence Foundation Studies, National Defence University of Malaysia, Kem Sungai Besi, 57000 Kuala Lumpur, Malaysia

https://orcid.org/0000-0001-7697-0511

autor

Abidin Zul Hazrin Zainal

Centre for Ionics University Malaya (C.I.U.M), Department of Physics, Faculty of Science, University Malaya, 50603 Kuala Lumpur, Malaysia

autor

Abdullah Norli

Centre for Defence Foundation Studies, National Defence University of Malaysia, Kem Sungai Besi, 57000 Kuala Lumpur, Malaysia

https://orcid.org/0000-0002-8519-3379

autor

Che Ros Fadhlina

Centre for Defence Foundation Studies, National Defence University of Malaysia, Kem Sungai Besi, 57000 Kuala Lumpur, Malaysia

autor

Ahmad Nurazlin

Centre for Defence Foundation Studies, National Defence University of Malaysia, Kem Sungai Besi, 57000 Kuala Lumpur, Malaysia

https://orcid.org/0000-0002-3119-2653

autor

Azmi Ahmad Farid Mohd

Centre for Defence Foundation Studies, National Defence University of Malaysia, Kem Sungai Besi, 57000 Kuala Lumpur, Malaysia

Bibliografia

[1] Soatthiyanon N., Aumnate C., Srikulkit K.: Polymer Composites 2020, 41, 2777. https://doi.org/10.1002/pc.25575
[2] Asyraf M.R.M., Rafidah M., Azrina A. et al.: Cellulose 2021, 28, 2675. https://doi.org/10.1007/s10570-021-03710-3
[3] Ilyas R.A., Sapuan S.M., Atikah M.S.N. et al.: Textile Research Journal 2021, 91, 152. https://doi.org/10.1177/0040517520932393
[4] Ilyas R.A., Sapuan S.M., Atiqah A. et al.: Polymer Composites 2020, 41, 459. https://doi.org/10.1002/pc.25379
[5] Wijaya C.J., Ismadji S., Aparamarta H.W. et al.: ACS Omega 2020, 5, 20967. https://doi.org/10.1021/acsomega.0c02425
[6] He B., Wang W., Song Y. et al.: International Journal of Biological Macromolecules 2020, 164, 1649. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.07.286
[7] Lai D.S., Osman A.F., Adnan S.A. et al.: Polymers 2021, 13, 897. https://doi.org/10.3390/polym13060897
[8] Ismail F., Othman N.E.A., Wahab N.A. et al.: Journal of Oil Palm Research 2020, 32, 621. https://doi.org/10.21894/jopr.2020.0057
[9] Sharip N.S. et al.: “A review on nanocellulose composites in biomedical application”, Chapter 8, “Composites In Biomedical Applications” CRC Press, 2020, pp. 161–190.
[10] Norrrahim M.N.F., Nurazzi N.M., Jenol M.A. et al.: Materials Advances 2021, 2, 3538. https://doi.org/10.1039/D1MA00116G
[11] Norrrahim M.N.F., Sapuan M.S., Ilyas R.A.: “Performance evaluation of cellulose nanofiber reinforced polypropyl-ene biocomposites for automotive applications”, Chapter 7, “Biocomposite and Synthetic Composites for Automotive Applications” Elsevier, 2021, pp. 199–215. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-820559-4.00007-9
[12] Asyraf M.R.M., Ishak M.R., Norrrahim M.N.F. et al.: International Journal of Biological Macromolecules 2021, 193B, 1587. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2021.10.221
[13] Norrrahim M.N.F., Ilyas R.A., Nurazzi N.M. et al.: Applied Science and Engineering Progress 2021, 14, 588. https://doi.org/10.14416/j.asep.2021.07.004
[14] Ilyas R.A., Azmi A., Nurazzi N.M. et al.: materialstoday: Proceedings 2022, 52, 2414. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.10.420
[15] Norrrahim M.N.F.et al.: “Biocompatibility, Biodegradability, and Environmental Safety of PLA/Cellulose Composites”, Chapter 12, “Polylactic Acid-Based Nanocellulose and Cellulose Composites” CRC Press, 2022, pp. 251–264.
[16] Brown A.J.: Journal of the Chemical Society, Transactions 1886, 49, 432. https://doi.org/10.1039/CT8864900432
[17] Kamide K., Matsuda Y., Iijima H. et al.: British Polymer Journal 1990, 22, 167. https://doi.org/10.1002/pi.4980220212
[18] Rangaswamy B.E., Vanitha K.P., Hungund B.S.:International Journal of Polymer Science 2015, 2015, ID: 280784. https://doi.org/10.1155/2015/280784
[19] Abbott A.: “Bacterial cellulose for use in hierarchical composites, macroporous foams, bioinorganic nanohybrids and bacterial-based nanocomposites” Ph.D. Diss., Imperial College London, 2011. https://doi.org/10.25560/8976
[20] Scionti G.: “Mechanical properties of bacterial cellulose implants” M.Sc. Thesis, Chalmers University of Technology, 2010.
[21] Nurazzi N.M., Asyraf M.R.M., Athiyah S.F. et al.: Polymers 2021, 13, 2170. https://doi.org/10.3390/polym13132170
[22] Nurazzi N.M., Khalina A., Sapuan S.M. et al.: Journal of Mechanical Engineering and Sciences 2017, 11, 2650. https://doi.org/10.15282/jmes.11.2.2017.8.0242
[23] Ilyas R.A., Sapuan S.M., Norizan M.N. et al.: “Potential of natural fibre composites for transport industry: A review” in “Prosiding Seminar Enau Kebangsaan” Persatuan Pembangunan dan Industri Enau Malaysia (PPIEM) Bahau, 2019, pp. 2–11.
[24] Mohammad S.M., Rahman N.A., Khalil M.S. et al.: Advances in Biological Research 2014, 8(6), 307. https://doi.org/10.5829/idosi.abr.2014.8.6.1215
[25] Wei B., Yang G., Hong F.: Carbohydrate Polymers 2011, 84, 533. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2010.12.017
[26] Pa’e N., Hamid N.I.A., Khairuddin N. et al.: Sains Malaysiana 2014, 43(5), 767.
[27] Norrrahim M.N.F., Kasim N.A.M., Knight V.F. et al.: Functional Composites and Structures 2021, 3, 024001. https://doi.org/10.1088/2631-6331/abeef6
[28] Norrrahim M.N.F., Yasim-Anuar T.A.T., Jenol M.A. et al.: “Performance evaluation of cellulose nanofiber reinforced polypropylene biocomposites for automotive applications”, Chapter 7, “Biocomposite and synthetic composites for automotive applications” Woodhead Publishing Series, Amsterdam, The Netherland, 2020. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-820559-4.00007-9
[29] Yu H., Qin Z., Liang B. et al.: Journal of Materials Chemistry A 2013, 1, 3938. https://doi.org/10.1039/C3TA01150J
[30] Segal L., Creely J.J., Martin A.E. et al.: Textile Research Journal 1959, 29, 786. https://doi.org/10.1177/004051755902901003
[31] El Oudiani A., Chaabouni Y., Msahli S. et al.: Carbohydrate Polymers 2011, 86, 1221. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2011.06.037
[32] Zeng M., Laromaine A., Roig A.: Cellulose 2014, 21, 4455. https://doi.org/10.1007/s10570-014-0408-y
[33] Mohkami M., Talaeipour M.: Bioresources 2011, 6, 1988.
[34] Klemm D., Kramer F., Moritz S. et al.: Angewandte Chemie International Edition 2011, 50, 5438. https://doi.org/10.1002/anie.201001273
[35] Keshk S.M.: Journal of Bioprocessing & Biotechniques 2014, 4, 2. https://doi.org/10.4172/2155-9821.1000150
[36] Ilyas R.A., Sapuan S.M., Ibrahim R. et al.: Journal of Materials Research and Technology 2019, 8, 4819. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2019.08.028
[37] Park S., Baker J.O., Himmel M.E. et al.: Biotechnology for Biofuels and Bioproducts 2010, 3, ID: 10. https://doi.org/10.1186/1754-6834-3-10
[38] Samzadeh-Kermani A., Esfandiary N.: Advances In Nanoparticles 2016, 5, 18. https://doi.org/10.4236/anp.2016.51003
[39] Ilyas R.A., Sapuan S.M., Ibrahim R. et al.: Journal of Materials Research and Technology 2019, 8, 2753. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2019.04.011
[40] Bodîrlău R., Teacă C.A.: Romanian Journal of Physics 2009, 54, 93.
[41] Ansell M.P., Mwaikambo L.Y.: “The structure of Otton and other plant fibres”, Chapter 2, “Handbook of textile fibre structure” Elsevier, 2009, pp. 62–94. https://doi.org/10.1533/9781845697310.1.62
[42] Rezanezhad S., Nazanezhad N., Asadpur G.: Lignocellulose 2013, 2, 282.
[43] Barud H.S., Ribeiro C.A., Crespi M.S. et al.: Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 2007, 87, 815. https://doi.org/10.1007/s10973-006-8170-5
[44] Pandey M., Abeer M.M., Amin M.C.I.M.: International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences 2014, 6(6), 89.
[45] Lu T., Jiang M., Jiang Z. et al.: Composites Part B: Engineering 2013, 51, 28. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2013.02.031

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-bc7768e7-8366-4a42-8a13-8f3caed9d228