Please use this identifier to cite or link to this item: http://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/11075
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorFaridah Yusof Ph.Den_US
dc.contributor.advisorAzlin Suhaida Azmi Ph.Den_US
dc.contributor.authorNur Amalin Ab Aziz Al Safien_US
dc.date.accessioned2022-08-10T06:14:04Z-
dc.date.available2022-08-10T06:14:04Z-
dc.date.issued2020-
dc.identifier.urihttp://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/11075-
dc.description.abstractSkim latex from Hevea brasiliensis (rubber tree) is a major waste product from rubber factories which gives out odor and water pollution to the surrounding community. The management of skim latex waste is also very costly as it involves high effluent treatment before being released into the main waterways. However, skim latex contains various beneficial proteins and enzymes that can be potentially useful for industrial applications. Lipase from skim latex serum was recovered and immobilized by cross-linked enzyme aggregates (CLEA) technique, while supported by magnetic nanoparticles termed ‘Magnetic Nanoparticles CLEA-lipase’ (MNP-CLEA-lipase). Preparation of MNP-CLEA-lipase involves chemical cross-linking of enzyme aggregates with amino-functionalized magnetic nanoparticles. One of the main advantages of this method is, the biocatalyst can be easily recovered by a magnetic field for recycling. Normally, glutaraldehyde is used as the cross-linker, and BSA is used as the additive for CLEA immobilization. However, glutaraldehyde has a small molecular size which can easily penetrate the enzyme’s active site. It is also toxic which makes it unsuitable for industrial applications. BSA is overall expensive and will increase the final processing cost of the biocatalyst. This research aims to replace toxic glutaraldehyde with green, non-toxic, and renewable macromolecular cross-linkers (dialdehydic dextran, chitosan, gum Arabic and pectin). It also aims to replace the expensive BSA with low cost, food-grade additives (egg protein, soy protein, and milk protein). The optimized preparation conditions for MNP-CLEA-lipase were determined by the OFAT method followed by FCCCD under RSM. Characterization was conducted in terms of its thermal and pH stabilities, optimum thermal and pH activities, storage stability, and reusability. FTIR and FESEM were conducted to analyze the structural features and the morphological appearances respectively, of the newly produced biocatalyst. Kinetic studies and its application as additives in detergent were conducted. Dialdehydic pectin and soy protein were shown to be the best substitutes for glutaraldehyde and BSA with optimum operating conditions at 180 mg/ml and 0.6% w/v respectively and with 80% saturation (NH4)2SO4, giving a Residual Activity of 154%. The optimum temperature for MNP-CLEA-lipase was at 40oC (127% RA) while the optimum pH was at 8 (127% RA). It also resulted in high stability in extreme temperature and pH conditions. It retained 20% Residual Activity after 100 days of storage and the reusability test showed that it maintained 7% RA after the 10th cycle. FTIR results showed that MNP-CLEA-lipase portrayed characteristics originating from silanized MNPs and free lipase. FESEM images showed that MNP-CLEA-lipase with dialdehydic pectin and soy protein was less structured with minimum clumping. MNP-CLEA-lipase achieved 4 times higher catalytic efficiency compared to its free lipase counterpart which means that MNP-CLEA-lipase is more efficient and required less substrate compared to free lipase. For application in commercial detergent, MNP-CLEA-lipase showed high stability in sodium carbonate and sodium bicarbonate mixture (pH 9) for alkalinity agent and Tween 20 for detergent component. It also showed impressive stain removal percentage. Overall, this research showed that value-added products can be recovered from the skim latex, thus minimizing waste management in the natural rubber industries. The production of MNP-CLEA-lipase with enhanced properties demonstrated that the wasteful by-products can easily be converted to innovative biomaterial which has the potential to be used in many biotechnological applications. By alternating to use low-cost food-grade cross-linkers, such as dialdehydic pectin, and protein additives, such as soy protein, enhanced biocatalyst can be produced which can be safely used in industrial applications.en_US
dc.language.isoenen_US
dc.publisherKuala Lumpur : Kulliyyah of Engineering, International Islamic University Malaysia, 2020en_US
dc.titleEffects of food-grade cross-linkers and additives on the enzymatic performance of magnetic nanoparticles clea-lipase of hevea brasiliensisen_US
dc.typeMaster Thesisen_US
dc.description.identityt11100437074NurAmalinBintiAbAzizAlSafien_US
dc.description.identifierThesis : Effects of food-grade cross-linkers and additives on the enzymatic performance of magnetic nanoparticles clea-lipase of hevea brasiliensis / by Nur Amalin Ab Aziz Al Safien_US
dc.description.kulliyahKulliyyah of Engineeringen_US
dc.description.programmeMaster of Science (Biotechnology Engineering)en_US
dc.description.abstractarabicيحتوي اللاتكس المزلج skim latex المستخلص من شجرة الهيفيا البرازيلية Hevea brasiliensis (شجرة المطاط) على العديد من البروتينات والإنزيمات التي قد تكون مفيدة للتطبيقات الصناعية. ومع ذلك ، فإن المطاط الخالي من الدسم هو منتج مهم للنفايات من مصانع المطاط الذي يبعث الروائح وتلوث المياه إلى المجتمع المحيط. تتضمن نفايات اللاتكس منزوعة الدسم أيضًا معالجة عالية للنفايات السائلة قبل إطلاقها في الممرات المائية الرئيسية وهو أمر مكلف أيضًا.تتم استرداد اللايبيز من مصل اللاتكس المزلج skim latex serum وابطاله من خلال تقنية تجميعات الإنزيمات المرتبطة ببعضها (CLEA)، بينما تم دعمه بنانو مغناطيسي يطلق عليه النانوية الممغنطة "CLEA-Lipase" (MNP-CLEA-Lipase) ويتضمن إعداد MNP-CLEA-Lipaseالربط الكيميائي بين تجميعات الإنزيمات باستخدام الجزيئات النانوية المغناطيسية الوظيفية. ومن بين المزايا الرئيسية لهذه الطريقة، يمكن استعادة المحفز البيولوجي biocatalyst بسهولة عن طريق المجال المغناطيسي لإعادة التدوير. فبدلاً من استخدام الجلوتارالديهايد كرابط متقاطع، تم فحص الجزيئات (الكبيرة) الماكروية الخضراء وغير السامة والمتجددة للروابط (ديكستران، الكيتوزان، اللبان العربي، البكتين) واختيرت أفضل البدائل لمزيد من التحليل. عادة ، يتم استخدام الجلوتارالدهيد كوصلة متقاطعة ويستخدم BSA كمادة مضافة لشل حركة CLEA. ومع ذلك ، فإن الجلوتارالدهيد له حجم جزيئي صغير يمكنه بسهولة اختراق الموقع النشط للإنزيم. كما أنها سامة مما يجعلها غير مناسبة للتطبيقات الصناعية. يعتبر BSA مكلفًا مقابل كمية صغيرة مما سيزيد من تكلفة المعالجة النهائية للمحفز الحيوي.. وينطبق نفس الشيء على المواد المضافة؛ فقد تم استبدال الاستخدام التقليدي BSA الغالي التكلفة، بإضافات منخفضة للتكلفة من فئة الأغذية (بروتين البيض، وبروتينات الصويا وبروتينات الحليب). وتم تحديد شروط التحضير المحسنة لـ MNP-CLEA-Lipase بواسطة طريقةواحد متغير في وقت واحد OFAT يتبعها طريقة سطح الاستجابة المركزية المركبة المتمركزة حول الوجه FCCCD-RSM. وقد تم إجراء التشخيص من حيث القدرة الحرارية وثبات درجة الحمضي والقاعدي، وأنشطة الحرارة القصوى ونشاط الرقم الهيدروجيني (pH)، واستقرار التخزين وإعادة الاستخدام. وقد اُجريت عمليتي تحويل فوريه للطيف بالأشعة تحت الحمراء (FTIR)والمجهر الإلكتروني للمسح الضوئي للانبعاثات الميدانية (FESEM) لتحليل السمات البنيوية والمظاهر المورفولوجية تباعًا للمحفزات البيولوجية المنتجة حديثًا. وأجريت دراسات حركية وتطبيقاتها كإضافات في المنظف. وقد تبين أن ثنائي ألداهايد البيكتين (Dialdehydic pectin) وبروتينات الصويا هما أفضل البدائل للجلوتارالديهايد وBSA في ظروف التشغيل المثلى عند 180 ملغ/مليلتر و0.6% w/v على التوالي و80% من كبريتات الامونيوم المشبعة saturated (NH4)2SO4، مما يعطي النشاط المتبقي 154%. وكانت درجة الحرارة المثلى ل MNP-CLEA-Lipase عند 40 درجة مئوية (127% RA) بينما كان الرقم الهيدروجيني الأمثل عند 8 (127% RA). كما أدى إلى ثبات مرتفع في درجات الحرارة القصوى وحالات درجة الحموضة. وقد احتفظت بنشاط متبقٍ بنسبة 20% بعد 100 يوم من التخزين وأظهر اختبار إعادة الاستخدام أنها حافظت على نسبة (7% RA) بعد الدورة العاشرة.أظهرت نتائج تقرير تحويل فورييه للطيف بالأشعة تحت الحمراء (FTIR)أن MNP-CLEA-Lipase صوًر الخصائص الناشئة من silanized MNPs واللايبيز الحر. أظهرت صور FESEM أن MNP-CLEA-Lipase مع البكتين وبروتينات الصويا كانت أقل تنظيمًا مع الحد الأدنى من التخثر. حقق MNP-CLEA-Lipase كفاءة حفاز أعلى بأربعة أضعاف مقارنة بنظيره من اللايبيز الحر مما يعني أن MNP-CLEA-Lipase أكثر كفاءة ويتطلب مادة أقل مقارنة بالليبيز الحر. وبالنسبة إلى الاستخدام في المنظف التجاري، أظهر MNP-CLEA-Lipase ثباتًا عاليًا في كربونات الصوديوم ومزيج بيكربونات الصوديوم 9لعامل القلوية pH و20 لمكون المنظف، كما أظهر نسبة عالية من إزالة البقع. وفي الإجمال، أظهرت هذه البحوث أن منتجات القيمة المضافة من الممكن استردادها من اللاتكس المزلج، وبالتالي الحد من إدارة النفايات في صناعات المطاط الطبيعي. وقد أظهر إنتاج MNP-CLEA-Lipase مع خصائص محسنة أن المنتجات الثانوية المسرفة يمكن تحويلها بسهولة إلى مواد بيولوجية مبتكرة يمكن استخدامها في العديد من التطبيقات الحيوية. من خلال التبديل لاستخدام روابط متقاطعة ذات درجة غذائية منخفضة التكلفة، مثل ثنائي ألداهايد البكتين والإضافات البروتينية، مثل بروتين الصويا، يمكن إنتاج المحفزات المعززة التي يمكن استخدامها بأمان في صناعات المشروبات والأغذية.en_US
dc.description.nationalityMalaysianen_US
dc.description.notesThesis (MSBTE)--International Islamic University Malaysia, 2020.en_US
dc.description.physicaldescriptionxix, 159 leaves : colour illustrations ; 30cm.en_US
item.openairetypeMaster Thesis-
item.grantfulltextopen-
item.fulltextWith Fulltext-
item.languageiso639-1en-
item.openairecristypehttp://purl.org/coar/resource_type/c_18cf-
item.cerifentitytypePublications-
Appears in Collections:KOE Thesis
Files in This Item:
File Description SizeFormat 
t11100437074NurAmalinBintiAbAzizAlSafi_24.pdf24 pages file838.11 kBAdobe PDFView/Open
t11100437074NurAmalinBintiAbAzizAlSafi_SEC.pdf
  Restricted Access
Full text secured file3.55 MBAdobe PDFView/Open    Request a copy
Show simple item record

Google ScholarTM

Check


Items in this repository are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated. Please give due acknowledgement and credits to the original authors and IIUM where applicable. No items shall be used for commercialization purposes except with written consent from the author.