Published August 26, 2020
| Version v1
Publication
Open
Biosurfactant Production and Growth Kinetics Studies of the Waste Canola Oil-Degrading Bacterium Rhodococcus erythropolis AQ5-07 from Antarctica
Creators
- 1. Universiti Putra Malaysia
- 2. Universiti Teknologi MARA
- 3. Universidad de Magallanes
- 4. British Antarctic Survey
- 5. Shibaura Institute of Technology
- 6. National Centre for Antarctic and Ocean Research
- 7. University of Malaya
- 8. University of Concepción
Description
With the progressive increase in human activities in the Antarctic region, the possibility of domestic oil spillage also increases. Developing means for the removal of oils, such as canola oil, from the environment and waste "grey" water using biological approaches is therefore desirable, since the thermal process of oil degradation is expensive and ineffective. Thus, in this study an indigenous cold-adapted Antarctic soil bacterium, Rhodococcus erythropolis strain AQ5-07, was screened for biosurfactant production ability using the multiple approaches of blood haemolysis, surface tension, emulsification index, oil spreading, drop collapse and "MATH" assay for cellular hydrophobicity. The growth kinetics of the bacterium containing different canola oil concentration was studied. The strain showed β-haemolysis on blood agar with a high emulsification index and low surface tension value of 91.5% and 25.14 mN/m, respectively. Of the models tested, the Haldane model provided the best description of the growth kinetics, although several models were similar in performance. Parameters obtained from the modelling were the maximum specific growth rate (qmax), concentration of substrate at the half maximum specific growth rate, Ks% (v/v) and the inhibition constant Ki% (v/v), with values of 0.142 h-1, 7.743% (v/v) and 0.399% (v/v), respectively. These biological coefficients are useful in predicting growth conditions for batch studies, and also relevant to "in field" bioremediation strategies where the concentration of oil might need to be diluted to non-toxic levels prior to remediation. Biosurfactants can also have application in enhanced oil recovery (EOR) under different environmental conditions.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
مع الزيادة التدريجية في الأنشطة البشرية في منطقة القطب الجنوبي، تزداد أيضًا احتمالية تسرب النفط المحلي. لذلك فإن تطوير وسائل لإزالة الزيوت، مثل زيت الكانولا، من البيئة ونفايات المياه "الرمادية" باستخدام الأساليب البيولوجية أمر مرغوب فيه، لأن العملية الحرارية لتدهور الزيت مكلفة وغير فعالة. وهكذا، في هذه الدراسة، تم فحص بكتيريا تربة أنتاركتيكية أصلية متكيفة مع البرد، وهي سلالة Rhodococcus erythropolis AQ5 -07، بحثًا عن قدرة إنتاج المواد الخافضة للتوتر الحيوي باستخدام الأساليب المتعددة لانحلال الدم والتوتر السطحي ومؤشر الاستحلاب وانتشار الزيت وانهيار السقوط وفحص "الرياضيات" لكراهية الماء الخلوية. تمت دراسة حركية نمو البكتيريا التي تحتوي على تركيز مختلف لزيت الكانولا. أظهرت السلالة انحلال الدم بيتا على آجار الدم مع مؤشر استحلاب مرتفع وقيمة توتر سطحي منخفضة تبلغ 91.5 ٪ و 25.14 مللي نيوتن/متر، على التوالي. من بين النماذج التي تم اختبارها، قدم نموذج هالدين أفضل وصف لحركية النمو، على الرغم من أن العديد من النماذج كانت متشابهة في الأداء. كانت المعلمات التي تم الحصول عليها من النمذجة هي الحد الأقصى لمعدل النمو النوعي (qmax)، وتركيز الركيزة عند نصف الحد الأقصى لمعدل النمو النوعي، Ks٪ (v/v) وثابت التثبيط Ki٪ (v/v)، بقيم 0.142 h -1، 7.743 ٪ (v/v) و 0.399 ٪ (v/v)، على التوالي. هذه المعاملات البيولوجية مفيدة في التنبؤ بظروف النمو لدراسات الدفعات، كما أنها ذات صلة باستراتيجيات المعالجة الحيوية "في الميدان" حيث قد تحتاج إلى تخفيف تركيز النفط إلى مستويات غير سامة قبل المعالجة. يمكن أيضًا استخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوي في الاستخلاص المعزز للنفط (EOR) في ظل ظروف بيئية مختلفة.Translated Description (French)
Avec l'augmentation progressive des activités humaines dans la région de l'Antarctique, la possibilité de déversement de pétrole domestique augmente également. Il est donc souhaitable de développer des moyens d'élimination des huiles, telles que l'huile de canola, de l'environnement et des eaux usées « grises » en utilisant des approches biologiques, car le processus thermique de dégradation de l'huile est coûteux et inefficace. Ainsi, dans cette étude, une bactérie indigène du sol de l'Antarctique adaptée au froid, la souche AQ5-07 de Rhodococcus erythropolis, a été criblée pour sa capacité de production de biosurfactants en utilisant les multiples approches de l'hémolyse sanguine, de la tension superficielle, de l'indice d'émulsification, de l'étalement de l'huile, de l'effondrement des gouttes et du dosage « MATHÉMATIQUE » de l'hydrophobicité cellulaire. La cinétique de croissance de la bactérie contenant différentes concentrations d'huile de canola a été étudiée. La souche a montré une β-hémolyse sur gélose au sang avec un indice d'émulsification élevé et une faible valeur de tension superficielle de 91,5 % et 25,14 mN/m, respectivement. Parmi les modèles testés, le modèle de Haldane a fourni la meilleure description de la cinétique de croissance, bien que plusieurs modèles aient eu des performances similaires. Les paramètres obtenus à partir de la modélisation étaient le taux de croissance spécifique maximal (qmax), la concentration de substrat à la moitié du taux de croissance spécifique maximal, Ks% (v/v) et la constante d'inhibition Ki% (v/v), avec des valeurs de 0,142 h-1, 7,743 % (v/v) et 0,399 % (v/v), respectivement. Ces coefficients biologiques sont utiles pour prédire les conditions de croissance pour les études par lots, et également pertinents pour les stratégies de biorestauration « sur le terrain » où la concentration d'huile pourrait devoir être diluée à des niveaux non toxiques avant l'assainissement. Les biosurfactants peuvent également avoir une application dans la récupération assistée du pétrole (RAH) dans différentes conditions environnementales.Translated Description (Spanish)
Con el aumento progresivo de las actividades humanas en la región antártica, también aumenta la posibilidad de derrames internos de petróleo. Por lo tanto, es deseable desarrollar medios para la eliminación de aceites, como el aceite de canola, del medio ambiente y las aguas "grises" residuales utilizando enfoques biológicos, ya que el proceso térmico de degradación del aceite es costoso e ineficaz. Por lo tanto, en este estudio se analizó la capacidad de producción de biotensioactivos de una bacteria del suelo antártico indígena adaptada al frío, Rhodococcus erythropolis cepa AQ5-07, utilizando los múltiples enfoques de hemólisis sanguínea, tensión superficial, índice de emulsificación, propagación del aceite, colapso de gotas y ensayo "MATEMÁTICO" de hidrofobicidad celular. Se estudió la cinética de crecimiento de la bacteria que contiene diferentes concentraciones de aceite de canola. La cepa mostró β-hemólisis en agar sangre con un alto índice de emulsificación y un bajo valor de tensión superficial de 91.5% y 25.14 mN/m, respectivamente. De los modelos probados, el modelo de Haldane proporcionó la mejor descripción de la cinética de crecimiento, aunque varios modelos fueron similares en rendimiento. Los parámetros obtenidos de la modelización fueron la tasa de crecimiento específica máxima (qmax), la concentración de sustrato a la mitad de la tasa de crecimiento específica máxima, Ks% (v/v) y la constante de inhibición Ki% (v/v), con valores de 0.142 h-1, 7.743% (v/v) y 0.399% (v/v), respectivamente. Estos coeficientes biológicos son útiles para predecir las condiciones de crecimiento para los estudios de lotes, y también son relevantes para las estrategias de biorremediación "en campo" donde la concentración de aceite podría necesitar diluirse a niveles no tóxicos antes de la remediación. Los biosurfactantes también pueden tener aplicación en la recuperación mejorada de petróleo (EOR) en diferentes condiciones ambientales.Files
pdf.pdf
Files
(3.8 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:b9a569635ee55452e263415eb371cf3f
|
3.8 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- دراسات حركية إنتاج المواد الخافضة للتوتر السطحي ونمو بكتيريا نفايات الكانولا المتحللة للزيت Rhodococcus erythropolis AQ5 -07 من القارة القطبية الجنوبية
- Translated title (French)
- Études de la production de biosurfactants et de la cinétique de croissance des déchets de la bactérie de dégradation de l'huile de canola Rhodococcus erythropolis AQ5-07 de l'Antarctique
- Translated title (Spanish)
- Producción de biotensioactivos y estudios de cinética de crecimiento de la bacteria degradante del aceite de canola de desecho Rhodococcus erythropolis AQ5-07 de la Antártida
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3080827013
- DOI
- 10.3390/molecules25173878
References
- https://openalex.org/W1506942466
- https://openalex.org/W1965236649
- https://openalex.org/W1967717124
- https://openalex.org/W1968758930
- https://openalex.org/W1987914314
- https://openalex.org/W1989627203
- https://openalex.org/W1996932371
- https://openalex.org/W1997313688
- https://openalex.org/W2003871985
- https://openalex.org/W2008614723
- https://openalex.org/W2012068153
- https://openalex.org/W2014858491
- https://openalex.org/W2020010639
- https://openalex.org/W2021149289
- https://openalex.org/W2027770786
- https://openalex.org/W2031949479
- https://openalex.org/W2032523303
- https://openalex.org/W2034928177
- https://openalex.org/W2041791803
- https://openalex.org/W2042615834
- https://openalex.org/W2043637175
- https://openalex.org/W2044397973
- https://openalex.org/W2063405394
- https://openalex.org/W2065316039
- https://openalex.org/W2068614252
- https://openalex.org/W2074887819
- https://openalex.org/W2080133720
- https://openalex.org/W2085086487
- https://openalex.org/W2091031461
- https://openalex.org/W2091698006
- https://openalex.org/W2099945613
- https://openalex.org/W2106418531
- https://openalex.org/W2125286007
- https://openalex.org/W2132011921
- https://openalex.org/W2160683693
- https://openalex.org/W2162114355
- https://openalex.org/W2319857084
- https://openalex.org/W2518948969
- https://openalex.org/W2589565129
- https://openalex.org/W2614283331
- https://openalex.org/W2754928815
- https://openalex.org/W2772061200
- https://openalex.org/W2774204103
- https://openalex.org/W2786168456
- https://openalex.org/W2790356414
- https://openalex.org/W2996182394
- https://openalex.org/W3015709939
- https://openalex.org/W3015733647
- https://openalex.org/W3019976356
- https://openalex.org/W3039147230
- https://openalex.org/W3088932940
- https://openalex.org/W3091434389
- https://openalex.org/W3134854551
- https://openalex.org/W316392863
- https://openalex.org/W4285719527
- https://openalex.org/W4376848500
- https://openalex.org/W830356137