Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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

Kazimierczak J., Wietecha J., Kopania E., Szadkowski M., Infelise L.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2016

|

Vol. 24, no. 6 (120)

45--51

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.

2

Utilization of Cereal and Milling Industry Products as Raw Materials for the Manufacture of Biopolymer Technical Products

Ciechańska D., Kaszuba L., Żakowska H., Sulak K., Mik T., Janiga M., Wietecha J., Gutowska A., Kapuśniak K.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2016

|

Vol. 24, no. 6 (120)

175--180

EN

The pressure which is being exerted on manufacturers by the users of consumer goods towards more environmentally friendly applications, favours the use of already existing environmentally friendly raw materials or the search for new ones. One of the promising directions for research is aimed at developing new packaging materials based on biopolymers. Research recently conducted made it possible to use hydrothermally pre-treated starch/protein raw material in the manufacture of a new generation of biopolymer materials. Biopolymer products obtained by various modifications were used to produce an exemplary batches of mouldings and packaging materials (films, corrugated cardboard).

PL

Nacisk wywierany przez użytkowników dóbr konsumpcyjnych, ukierunkowany na zastosowanie bardziej proekologiczne, powoduje stosowanie już istniejących lub poszukiwanie nowych surowców i materiałów przyjaznych środowisku. Jednym z kierunków rokujących duże nadzieje są badania mające na celu opracowanie nowych materiałów opakowaniowych do wytworzenia, których wykorzystywane będą surowce biopolimerowe. Wykonane prace badawcze pozwoliły na wykorzystanie wstępnie zmodyfikowanego hydrotermicznie surowca skrobiowo-białkowego do wytworzenia nowej generacji materiałów biopolimerowych. Uzyskane w wyniku modyfikacji produkty posłużyły, z kolei, do wytworzenia demonstracyjnych partii materiałów biopolimerowe - folii, kształtek oraz klejów do tektur wielowarstwowych.

3

Improving the Hydrophobic Properties of Starch-Protein Raw Material by Enzymatic Modification

Wietecha J., Kazimierczak J., Pałys B., Gutowska A.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2016

|

Vol. 24, no. 6 (120)

196--201

EN

In this study, starch-protein raw material was esterified with oleic acid, vinyl laurate as well as rape oil as an acyl donor. Chloroform was used as a reaction medium and immobilized lipase from Candida antarctica as a catalyst. The degree of substitution (DS) of the products was determined by the volumetric method. The effect of the reaction parameters such as the kind of acyl donor or scale of the process on the DS, was studied. The product with the highest DS (in small scale - 0.11) was found in the reaction carried out at 50 °C for 6 h with oleic acid. Fourier transform infrared (FTIR) and nuclear magnetic resonance (NMR) analyses confirmed the esterification of the starch-protein material. The hydrophobicity of non-esterified material and the final product was evaluated using the sessile drop method according to European Pharmacopeia 8.0. The possibility of processing the product of esterification into pellets to be used for film and fittings production was examined.

PL

Mąka funkcjonalna uzyskana w wyniku kontrolowanej obróbki hydrotermicznej klasycznej mąki została wykorzystana do pozyskania nowych biopolimerów. Głównym składnikiem tego produktu jest skrobia, ale zawiera on także inne substancje, w tym białka. W pracy przedstawiono badania dotyczące enzymatycznej modyfikacji skrobiowej frakcji surowca skrobiowo-białkowego z zastosowaniem kwasu oleinowego, oleju rzepakowego i laurynianu winylu jako donorów grup acylowych. Jako środowisko reakcji zastosowano chloroform, zaś jako katalizatora użyto immobilizowaną lipazę Candida antarctica. Stopień podstawienia produktu (DS) określano metodą wolumetryczną. Badano wpływ na stopień podstawienia takich parametrów reakcji jak rodzaj donora czy skala procesu. Produkt o najwyższym DS uzyskano prowadząc reakcję (w małej skali) w 50°C przez 6 h z wykorzystaniem kwasu oleinowego jako drugiego substratu. Spektroskopia w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR) oraz magnetyczny rezonans jądrowy (NMR) potwierdziły otrzymanie pochodnych estrowych. Hydrofobowość materiału wyjściowego i produktów estryfikowanych oceniano stosując metodę siedzącej kropli zgodną z European Pharmacopeia 8.0. Zbadano możliwość przetwarzania pochodnych estrowych na granulat, z którego wytwarzane mogą być folie i kształtki.

4

Biomasa jako źródło funkcjonalnych materiałów polimerowych

Ciechańska D., Wietecha J., Kucharska M., Wrześniewska-Tosik K., Kopania E.

Polimery

|

2014

|

T. 59, nr 5

383--392

PL

Artykuł jest przeglądem dorobku pracowników IBWCH i partnerów projektów w zakresie zawartej w tytule tematyki. Wskazano możliwy zakres zastosowań biomasy, niesłusznie często uznawanej za produkt odpadowy, mający wartość jedynie energetyczną. Do materiałów najczęściej pozyskiwanych z biomasy należą: celuloza ze słomy zbóż, liści i łodyg kukurydzy czy łupin orzechów, keratyna z ptasich piór, chityna i chitozan z pancerzy skorupiaków. Te naturalne polimery służą jako dodatek do bazowych polimerów, np. PE, PP, zwiększający wytrzymałość (celuloza), ognioodporność i izolacyjność akustyczną (keratyna) lub też chłonność i bakteriostatyczność (chitozan, chityna) biokompozytów wytworzonych z ich udziałem.

EN

The article is a summary of a lecture presented at the Conference „Polymeric Materials — Pomerania-Plast 2013”, 4—7.06.2013, Międzyzdroje, Poland, which gave an overview of the achievements of researchers associated with the Institute of Biopolymers and Chemical Fibres as well as their projects partners, related to the topic. The article does not describe the issue in a comprehensive manner, but merely indicates the possible applications of biomass, often mistakenly recognized as a waste having only fuel value. Cellulose is the most widely investigated polymer derived from plant biomass. Plants that are most often used in the production of cellulose fibres include: cotton, jute, agave, flax and hemp. Current research indicate the possibility for extraction of natural cellulose fibres with properties suitable for textile and paper industries, as a component of composite materials as well as for other industrial applications from cereal straws, banana and pineapple leaves, coconut shells, corn stalks and husks or from nettle. Keratin is an example of a polymer derived from animal biomass. Chicken feathers are the cheapest raw material for obtaining that protein due to their high keratin content (about 90—95 %) and high availability. Suitable processed feathers can be successfully used as a filler in composite materials with improved properties of acoustic and thermal insulation. Keratin has fire-retardant properties and the composition of its exhaust gases is similar to that produced by combustion of fuels belonging to the biomass group. Another interesting polymers derived from renewable sources are chitin and chitosan. The most common source of these polymers are marine crustaceans. They are also produced by fungi or bacteria in the course of microbial fermentation. Chitosan can be applied in waste water treatment, cosmetics, pharmaceuticals or for the production of haemostatic medical dressings, accelerating wound healing process.

5

Galactoglucomannans (GGMs) Extracted from Spruce Sawdust for Medical Applications

Kopania E., Wiśniewska-Wrona M., Wietecha J.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2014

|

Vol. 22, no. 2 (104)

29--34

EN

The article presents a method of extracting galactoglucomannas (GGMs) from softwood (spruce). GGMs were extracted using thermal and enzymatic treatment in an aqueous environment. The GGMs extracted, depending on the extraction method, were characterized by different compositions of simple carbohydrates i. e. glucose, galactose and mannose, as well as by the average molecular weight. Evaluation of the composition of GGMs obtained was performed using GC/MS and SEC. The biopolymer composites obtained by combining GGMs with microcrystalline chitosan (MCCh), showed suitability for constructing dressing materials in the form of sponges. The studies were performed in order to evaluate antibacterial properities of composite realtive to Escherichia coli standard Gram (-) and their susceptibility to enzymatic and hydrolytic degradation. The research confirmed the usefulness of MCCh/GGMs composities for constructing dressing materials.

PL

W artykule przedstawiono metodę wyodrębniania galaktoglukomannanów (GGM) ze świerkowych trocin drzewnych, z zastosowaniem obróbki termicznej i enzymatycznej prowadzonej w środowisku wodnym. Wyodrębnione GGM (w zależności od metody wyodrębniania) charakteryzowały się zróżnicowanym składem pod względem zawartości poszczególnych cukrów prostych tj. glukozy, galaktozy i mannozy oraz wartością średniej masy cząsteczkowej. Ocenę składu i zmian strukturalnych otrzymanych GGM prowadzono z wykorzystaniem chromatografii GC/MS, SEC. Wytworzone biopolimerowe kompozyty, uzyskane w wyniku połączenia GGM z mikrokrystalicznym chitozanem (MKCh), wykazały przydatność do konstrukcji materiałów opatrunkowych w postaci gąbki. Oceniono działanie przeciwbakteryjne wytworzonych biokompozytów wobec wzorcowej bakterii Escherichia coli Gram (-) oraz ich podatność na degradację hydrolityczną i enzymatyczną. Przeprowadzone badania potwierdziły przydatność GGM do wytwarzania kompozytów z MKCh, stanowiących podstawowy składnik konstrukcyjny materiałów opatrunkowych.

6

Nanowłókna celulozowe wytwarzane z biomasy roślinnej

Kazimierczak J., Wietecha J., Ciechańska D., Bloda A., Antczak T

Chemik

|

2014

|

Vol. 68, nr 9

755--760

PL

W artykule opisano metodę otrzymywania mikro- i nanowłókien celulozowych z biomasy roślinnej (głównie słoma rzepaku, pszenicy konopi, lnu) oraz odpadów włókienniczych – niedoprzędu lnianego. Technologia ta opracowana została w Instytucie Biopolimerów i Włókien Chemicznych w ramach realizacji projektu POIG pt. „Zastosowanie biomasy do wytwarzania polimerowych materiałów przyjaznych środowisku” akronim BIOMASA. Opracowana technologia stanowi kombinację metod obróbki mechanicznej, chemicznej, termicznej i enzymatycznej wspomnianych surowców.

EN

The article describes the method of producing micro and nano fibres of cellulose from vegetal biomass (mostly rapeseed straw, wheat, hemp, flax) as well as textile waste – flax roving. This technology was developed at the Institute of Biopolymers and Chemical Fibres under POIG project titled “Use of biomass in production of environmentally friendly polymer materials”, acronym BIOMASA. Developed technology is a combination of mechanical, chemical, thermal and enzymatic processing of aforementioned raw materials.

7

Surface Biomodification of Surgical Meshes Intended for Hernia Repair

Ciechańska D., Kazimierczak J., Wietecha J., Rom M.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2012

|

Vol. 20, no. 6B (96)

107--114

EN

The article presents a method of producing a composite surgical mesh. A synthetic, macroporous mesh with mechanical properties similar to that of the abdominal wall and with reduced surface density compared to conventional surgical meshes was made of polypropylene (PP) monofilament. The mesh was used as a substrate for a layer of modified bacterial cellulose (MBC) produced by a microbial synthesis with the use of the Acetobacter xylinum strain. The PP mesh was coated with the MBC layer directly in the process of biosynthesis in liquid culture medium with the addition of chitosan modifier. During the resorption process, under the action of body enzymes, amino sugars are released from the MBC layer, which have the ability to stimulate tissue granulation and accelerate the wound healing process, while preventing formation of scars.

PL

W artykule przedstawiono sposób wytwarzania kompozytowych makroporowatych siatek chirurgicznych Makroporowate siatki, o właściwościach mechanicznych zbliżonych do anatomii brzucha i masie powierzchniowej obniżonej w stosunku do konwencjonalnej (masa powierzchniowa poniżej 80 g/m2, rozmiar mikro-porów powyżej 1 mm2, ciągliwość powyżej 16 N/cm), wykonanych z monofilamentu polipropylenowego, stanowiących matrycę dla biopolimeru wytwarzanego w drodze mikrobiologicznej syntezy. Modyfikację powierzchniową siatek polipropylenowych prowadzono bezpośrednio w procesie biosyntezy z udziałem bakterii Acetobacter xylinum w płynnym podłożu hodowlanym z dodatkiem modyfikatora chitozanowego. W trakcie resorpcji warstwy celulozowej uwalniane są oligomery chitozanu, które wykazują zdolność do stymulowania ziarninowania tkanki i przyspieszenia procesu gojenia ran, zapobiegając jednocześnie powstawaniu blizn.

8

Studies on Isolation of Cellulose Fibres from Waste Plant Biomass

Kopania E., Wietecha J., Ciechańska D.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2012

|

Vol. 20, no. 6B (96)

167--172

EN

This paper presents the results of cellulose fibre extraction from plant biomass including: rape, hemp and flax straws. The selected materials were treated by thermal/mechanical/chemical method in order to remove non-cellulosic components such as lignin, hemicellulose, and pectin as well as to obtain cellulosic material with suitable structure and properties necessary for the manufacture of nanofibres. It has been shown that the use of multistage chemical treatment using oxygen and peroxide compounds as delignifing agents for hemp and flax straws, allowed the safe removal of lignin and other non-cellulosic components without degradation of the cellulose fibres obtained, while maintaining a polymerization degree above 1000 units. It was found out that it is possible to obtain cellulose fibres from hemp and flax straws (type retted flax straw-fibre variety, flax straw-oil variety), which can be processed into cellulose micro-and nanofibres.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań procesu wyodrębniania celulozowych składników włóknistych z różnych biomasowych surowców roślinnych między innymi: słomy rzepaku, słomy konopnej, a także słom lnianych. Badane surowce roślinne charakteryzowały się zróżnicowanym składem chemicznym pod względem zawartości celulozy, ligniny czy substancji nieorganicznych, co jest istotnym elementem wpływającym na możliwość wyodrębnienia z nich włókien celulozowych. Wybrane surowce roślinne poddano obróbce termiczno-mechaniczno-chemicznej, w wyniku której w różnym stopniu następowało oczyszczenie biomasy od z niecelulozowych składników (ligniny, hemicelulozy i pektyn) oraz przygotowanie surowca celulozowego o założonej strukturze i właściwościach niezbędnych do ich przerobu na formy nanowłókniste.

9

Research into Isolation of Cellulose Microand Nanofibres from Hemp Straw Using Cellulolytic Complex from Aspergillus niger

Kazimierczak J., Bloda A., Wietecha J., Ciechańska D., Antczak T.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2012

|

Vol. 20, no. 6B (96)

40--43

EN

Cellulose micro- and nanofibers were produced on a base of pulp obtained as a result of thermal-mechanical and chemical pretreatment of hemp straw. Isolation of micro-and nanofibres was carried out using the enzymatic treatment with the use of a cellulolytic complex of Aspergillus niger and two-stage enzymatic and mechanical treatment. Nanofibres obtained by intense enzymatic treatment were characterized by a diameter of less than 100 nm. As a result of the two-stage enzymatic-mechanical treatment micro-and nanofibres were obtained with a diameter in the range of 25-400 nm and a length of several hundred nanometers to several micrometers.

PL

Mikro- i nanowłókna celulozowe zostały wytworzone na bazie masy celulozowej otrzymanej w wyniku wstępnej obróbki termo-mechanicznej i chemicznej słomy konopnej. Izolacja mikro- i nanowłókien była przeprowadzona przy wykorzystaniu obróbki enzymatycznej z zastosowaniem kompleksu celulolitycznego z Aspergillus niger oraz obróbki dwuetapowej – enzymatycznej i mechanicznej dezintegracji. Nanowłókna otrzymane w wyniku intensywnej obróbki enzymatycznej przypominały wyglądem nanokryształy celulozowe wytwarzane na drodze hydrolizy kwasowej i charakteryzowały się średnicą poniżej 100 nm. W wyniku dwuetapowej obróbki enzymatyczno-mechanicznej otrzymano mikro- i nanowłókna o średnicach w zakresie 25 - 400 nm i długości od kilkuset nanometrów do kilku mikrometrów. Dla porównania wyjściową masę celulozową poddano jedynie obróbce mechanicznej, jednak nie doprowadziła ona do powstania nanowłókien a jedynie do częściowej fibrylizacji włókien celulozowych.

10

Extracting Galactoglucomannans (GGMs) from Polish Softwood Varieties

Kopania E., Milczarek S., Bloda A., Wietecha J., Wawro D.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2012

|

Vol. 20, no. 6B (96)

160--166

EN

The article presents a method of extracting galactoglucomannans from conifers: spruce and larch. Galactoglucomannans (GGMs) were extracted from shavings of Polish varieties of spruce and larch, using thermal and enzymatic treatment in an aqueous environment. The composition of the extracted GGMs (depending on the extraction method) was characterized by varied content of individual monosaccharides, i.e. glucose, galactose and mannose, as well as the average particle mass. The quantitative and qualitative composition of the extracted GGMs is an important factor affecting the possibility of their wide employment in modifying cellulose fibre-containing materials in order to improve their barrier qualities, and as biological agents in plant health products. GC/MS and SEC chromatographic tests and 13C NMR analysis made it possible to establish the composition and structural changes of the acquired GGMs.

PL

W artykule przedstawiono sposób wyodrębniania galaktoglukomannanów z drzew iglastych: świerku i modrzewia. Galaktoglukomannany (GGM) wyodrębniono z trocin drzewnych krajowych odmian świerku i modrzewia z zastosowaniem obróbki termicznej i enzymatycznej w środowisku wodnym. Wyodrębnione GGM (w zależności od metody wyodrębniania) charakteryzowały się zróżnicowanym składem pod względem zawartości poszczególnych cukrów prostych tj. glukozy, galaktozy i mannozy oraz wartością średniej masy cząsteczkowej. Skład ilościowy i jakościowy wyodrębnionych GGM jest istotnym elementem wpływającym na możliwość ich szerokiego zastosowania do modyfikacji materiałów zawierających włókna celulozowe w celu polepszenia ich właściwości barierowych oraz jako czynniki czynników biologicznych dla środków ochrony roślin. Badania z wykorzystaniem chromatografii GC/MS, SEC oraz analiza 13C NMR pozwoliły ocenić skład i zmiany strukturalne otrzymanych GGM.

11

Biosynthesis of modified bacterial cellulose in a tubular form

Ciechańska D., Wietecha J., Kaźmierczak D., Kazimierczak J.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2010

|

Vol. 18, no. 5 (82)

98--104

EN

Presented herein is a method to prepare tubes of modified bacterial cellulose immediately in the course of biosynthesis conducted with Acetobacter sp. The biosynthesis was carried out under both static and dynamic conditions. The material of the tubes obtained was tested and assessed with respect to its structural, physical-mechanical and biological properties, as well as its chemical purity. The testing witnessed a high biocompatibility of the modified bacterial cellulose, essential for the material in blood vessel prostheses. It was found that the mechanical properties of the tubes can be improved by applying a polyester plaited carrier in the course of the dynamic synthesis of the modified cellulose.

PL

W artykule przedstawiono metodę otrzymywania modyfikowanej celulozy bakteryjnej w formie rurek bezpośrednio w procesie biosyntezy z udziałem szczepu Acetobacter sp. Biosyntezę prowadzono zarówno w warunkach statycznych jak i dynamicznych. Materiał rurek zbadano pod względem właściwości strukturalnych, fizyko-mechanicznych, czystości chemicznej i właściwości biologicznych. Badania wykazały wysoką biozgodność modyfikowanej celulozy bakteryjnej, umożliwiającą jej zastosowanie jako protezy naczyń krwionośnych. Stwierdzono, że poprawę właściwości mechanicznych rurek z modyfikowanej celulozy bakteryjnej można uzyskać poprzez zastosowanie w procesie biosyntezy dynamicznej nośnika w postaci plecionki poliestrowej.

12

Bioindicators for the Assessment of Microbiological Purity in Some Alimentary Products

Ciechańska D., Antczak T, Wawro D., Kazimierczak J., Krzyżanowska G., Wietecha J., Grzesiak E., Wyrębska Ł.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2008

|

Vol. 16, no. 6 (71)

122--126

EN

A method is presented for the preparation of fluorescence bioindicators in the form of a film. The base film is made of either cellulose acetate or cellulose acetate-covered paperboard prepared from a bio-modified cellulose. The film contains fluorescein acetate (FDA). It has been documented that the bioindicators reveal a colour change in UV light when in contact with esterases produced by microorganisms and accumulated in meat to an amount exceeding the permissible limits. The hue change toward yellow-green proceeds as a consequence of the liberation of free fluorescein by the action of enzymes from the esterase group. The released fluorescein remains in the bioindicator and does not migrate to the tested product. An intensity increase of the excited light (R+G) to the level ≥ 90 units indicates decay of the product.

PL

Opracowano sposób wytwarzania biowskaźników fluorescencyjnych w postaci folii z octanu celulozy oraz kartonu z enzymatycznie modyfikowanej celulozy pokrytych octanem celulozy, zawierających związany 3’,6’-dioctan fluoresceiny (FDA). Wykazano, że otrzymane biowskaźniki fluorescencyjne w zetknięciu z esterazami wytworzonymi przez drobnoustroje nagromadzone w mięsie w ilości przekraczającej dopuszczalne limity powodują zmianę barwy widoczną w świetle UV. Zmiany zabarwienia biowskaźników na kolor żółtozielony następuje na skutek uwolnienia, przez enzymy z grupy esteraz, wolnej fluoresceiny, która pozostaje w biowskaźniku i nie migruje do badanego produktu. Wzrost intensywności składowych światła wzbudzonego (R+G) do poziomu ≥ 90 jednostek wskazuje na nieświeżość testowanego produktu. Zmiany intensywności barwy biowskaźnika, charakterystyczne dla żywności nieświeżej, są także w sposób wyraźny rozróżnialne wizualnie i mogą być porównywane ze skalą barw wzorcowych umieszczonych na produkcie spożywczym obok sensora.