Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/21575
Title: Trichloroethylene cometabolic degradation by Rrhodococcus sp. L4 induced with plant essential oils and their components
Other Titles: การย่อยสลายไตรคลอโรเอธิลีนแบบโคเมแทบอลิซึมโดย Rhodococcus sp. L4 ที่ถูกชักนำด้วยน้ำมันหอมระเหยจากพืชและสารองค์ประกอบของมัน
Authors: Oramas Suttinun
Advisors: Ekawan Luepromchai
Müller, Rudolf
Other author: Chulalongkorn University. Graduate School
Advisor's Email: ekawan.l@chula.ac.th
No information provided
Subjects: Trichloroethylene -- Biodegradation
Issue Date: 2008
Publisher: Chulalongkorn University
Abstract: Contamination of soil and groundwater with trichloroethylene (TCE) has become an important problem because of its toxicity and persistence. Cometabolic degradation of TCE by toluene-degrading bacteria has the potential for being a cost-effective bioremediation technology. However, the application of toluene may pose environmental problems. In this study, several plant essential oils and their components were examined as alternative inducer for TCE cometabolic degradation in resting cells assay of a toluene-degrading bacterium, Rhodococcus sp. L4. Using the initial aqueous TCE concentration of 14 µM, lemon and lemongrass oil-grown cells were capable of 20% and 27 % TCE degradation, which were lower than that of toluene-grown cells (57 %). The ability of TCE degradation increased to 36% when the bacterium was induced with cumin oil. The induction of TCE-degrading enzymes was suggested to be due to the presence of citral, cumin aldehyde, cumene, and limonene in these essential oils. In particular, the efficiency of cumin aldehyde and cumene as inducers for TCE cometabolic degradation was similar to toluene. TCE transformation capacities (Tc) for these induced cells were between 9.4-15.1 µg of TCE mg cells-1. However, these induced cells were able to effectively stimulate TCE degradation only for a short period. Immobilization of Rhodococcus sp. L4 on plant materials rich in essential oils i.e. cumin seeds, orange peels and lemon grass leaves was believed to help producing and maintaining TCE-degrading enzyme. Of all materials, cumin seeds- immobilized cells were more effective to sustain TCE degradation as well as to protect the bacteria from high TCE concentrations. A maximum Tc of 60 µg of TCE mg cells-1 was found from the cumin seeds-immobilized cells. Moreover, the immobilized cells could be reused for TCE biodegradation after a reactivation in mineral salts medium for 12 hrs. Enzymatic study found that the activity of toluene dioxygenase (TDO) enzyme from Rhodococcus sp. L4 was decreased in the presence of TCE. However, TDO activity could be recovered after removing TCE from the system. The addition of cumene to enzymatic reactions could protect TDO enzyme inactivation. These findings supported the whole-cells and immobilization study, in which the repeated addition of essential oil component i.e. cumene, cumin aldehyde, limonene and citral could maintain TCE-degrading activity of Rhodococcus sp. L4.
Other Abstract: การปนเปื้อนของไตรคลอโรเอธิลีน (ทีซีอี) ในดินและน้ำใต้ดินได้กลายมาเป็นปัญหาสิ่งแวดล้อมสำคัญ เนื่องจากกความเป็นพิษและความคงทนของสารเคมีดังกล่าว การย่อยสลายทีซีอีแบบโคเมแทบอลิซึมโดยแบคทีเรียที่ย่อยสลายโทลูอีน ถือเป็นวิธีการบำบัดแบบชีวภาพที่มีประสิทธิภาพและประหยัด แต่เนื่องจากการใช้โทลูอีนอาจทำให้เกิดปัญหาสิ่งแวดล้อม การศึกษานี้จึงทดสอบน้ำมันหอมระเหยจากพืชและสารองค์ประกอบของงมันหลายชนิด เพื่อใช้เป็นสารชักนำทางเลือกสำหรับการย่อยทีซีอีในแบคทีเรีย Rhodococcus sp. L4 ซึ่งเป็นแบคทีเรียที่สามารถย่อยสลายโทลูอีนได้ โดยใช้การทดลองแบบ resting cells assay พบว่าที่ความเข้มข้นเริ่มต้นของทีซีอี 14 ไมโครโมลาร์ แบคทีเรียที่ถูกเลี้ยงด้วยน้ำมันหอมระเหยจากมะนาว และตะไคร้สามารถย่อยสลายทีซี อีได้ 20 เปอร์เซ็นต์ และ 27 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งต่ำกว่าเมื่อแบคทีเรียถูกเลี้ยงด้วยโทลูอีน (57 เปอร์เซ็นต์) ทั้งนี้ความสามารถในการย่อยทีซีอีเพิ่มขึ้นเป็น 36 เปอร์เซ็นต์ เมื่อแบคทีเรียถูกชักนำด้วยน้ำมันจากเมล็ดยี่หร่า การชักนำเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องในการย่อยสลายทีซีอีเชื่อว่าเนื่องมาจากสารองค์ประกอบที่มีอยู่ในน้ำมันหอมระเหย ได้แก่ ซิตรอล คิวมินแอลดีไฮด์ คิวมีน และไลโมนีน โดยเฉพาะสารคิวมินแอลดีไฮด์และคิวมีน พบว่ามีประสิทธิภาพในการชักนำการย่อยสลายทีซีอีเทียบเท่ากับโทลูอีน ซึ่งค่าศักยภาพในการเปลี่ยนรูปทีซีอี (transformation capacity) ของแบคทีเรียที่ถูกชักนำด้วยสารเหล่านี้มีค่าระหว่าง 9.4 ถึง 15.1 ไมโครกรัมทีซีอีต่อมิลลิกรัมเซลล์ อย่างไรก็ตามเซลล์เหล่านี้สามารถย่อยทีซีอีได้เพียงระยะเวลาสั้น จึงได้ตรึง Rhodococcus sp. L4 ในวัสดุจากพืชที่มีน้ำมันหอม ระเหยสูง ได้แก่ เมล็ดยี่หร่า เปลือกส้ม และใบตะไคร้ โดยเชื่อว่าจะช่วยผลิตและรักษาเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการย่อยสลายทีซีอี พบว่าเซลล์ที่ตรึงในเมล็ดยี่หร่ามีประสิทธิภาพในการยืดระยะการย่อยทีซีอีได้ดีกว่าวัสดุชนิดอื่น และสามารถทนต่อทีซีอีที่ความเข้มข้นสูง โดยมีค่าการเปลี่ยนรูปทีซีอีสูงสุดเท่ากับ 60 ไมโครกรัมทีซีอีต่อมิลลิกรัมเซลล์ นอกจากนั้นยังพบว่าเซลล์ที่ตรึงนี้สามารถนำกลับมาใช้ในการย่อยสลายทีซีอีได้ใหม่หลังจากนำไปเลี้ยงไว้ในอาหารเลี้ยงเชื้อ Mineral salts นาน 12 ชั่วโมง การศึกษาในระดับเอนไซม์พบว่าโทลูอีนไดออกซิจีเนส (ทีดีโอ) จาก Rhodococcus sp. L4 มีแอคทิวิตีลดลงในสภาวะที่มีทีซีอี อย่างไรก็ตามเอนไซม์สามารถกลับคืนสู่ภาวะปกติได้เมื่อนำทีซีอีออกจากระบบ และพบว่าการใส่คิวมีนลงไปสามารถป้องกันการเปลี่ยนสภาพของเอนไซม์ (enzyme inactivation) ได้ ผลการทดลองเหล่านี้สนับสนุนการศึกษาในระดับเซลล์และการตรึงเซลล์ที่ว่า การเติมสารองค์ประกอบน้ำมันหอมระเหยจำพวก คิวมีน คิวมินแอลดีไฮด์ ไลโมนีน หรือซิตรอล ซ้ำ ๆ จะช่วยพยุง รักษากิจกรรมการย่อยสลายทีซีอีในแบคทีเรีย Rhodococcus sp. L4
Description: Thesis (Ph.D.)--Chulalongkorn University, 2008
Degree Name: Doctor of Philosophy
Degree Level: Doctoral Degree
Degree Discipline: Environmental Management
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/21575
URI: http://doi.org/10.14457/CU.the.2008.1446
metadata.dc.identifier.DOI: 10.14457/CU.the.2008.1446
Type: Thesis
Appears in Collections:Grad - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
oramas_su.pdf1.39 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.