نقدم هنا، وضع بروتوكول لبناء مختبر-مقياس الفقاعة العمود photobioreactors واستخدامها للثقافة الطحالب المجهرية. كما يوفر طريقة لتحديد معدل نمو الثقافة والمحتوى الدهني محايدة.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
زراعة الطحالب الخضراء في فقاعة العمود Photobioreactors وفحص للدهون محايدة
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
وهناك اهتمام كبير في دراسة الطحالب المجهرية للتطبيقات الهندسية مثل إنتاج الوقود الأحيائي، والمنتجات عالية القيمة، ومعالجة النفايات. كما يبدأ معظم الجهود البحثية الجديدة في المختبرات، هناك حاجة لطرق فعالة من حيث التكلفة لاستزراع الطحالب بطريقة استنساخه. وهنا نتواصل نهجاً فعالاً للثقافة من الطحالب المجهرية في photobioreactors في المختبرات، وقياس النمو والمحتوى الدهني محايدة أن الطحالب. كما يتم تضمين إرشادات حول كيفية إعداد النظام فوتوبيوريكتور. على الرغم من أن الكائنات الحية المثال الأنواع Chlorella و أوكسينوتشلوريلا، يمكن تكييفها مع هذا النظام لزراعة مجموعة واسعة من الطحالب المجهرية، بما في ذلك الثقافات المشارك من الطحالب مع الأنواع غير الطحالب. وتزرع الثقافات الأسهم أولاً في زجاجات لإنتاج العدوى للنظام فوتوبيوريكتور. تتركز العدوى الطحالب وتحويلها إلى photobioreactors لزراعة في الوضع الدفعي. يتم جمع عينات يوميا لقراءات الكثافة البصرية. في نهاية ثقافة دفعة، خلايا يتم حصادها بالطرد المركزي، غسلها، وتجميد المجفف للحصول على تركيز وزن جاف نهائي. تركيز الوزن الجاف النهائي يستخدم لإنشاء ارتباط بين الكثافة البصرية وتركيز الوزن الجاف. استخدمت طريقة فلك معدلة في وقت لاحق لاستخراج الدهون الإجمالية من الكتلة الأحيائية المعصوفه وهو جزيئي الاستخراج لمحتواه الدهن محايدة مقايسة ميكروسكوبية باستخدام. هذا التحليل قد صدر سابقا ولكن الخطوات البروتوكول أدرجت هنا لتسليط الضوء على الخطوات الحاسمة في الإجراء حيث تحدث الأخطاء بشكل متكرر. مفاعل حيوي النظام المذكور هنا يملأ مكانة بين زراعة قارورة بسيطة والمفاعلات الحيوية التجارية تسيطر عليها تماما. يتطابق حتى مع فقط 3-4 البيولوجية كل معاملة، ونهجنا لاستزراع الطحالب ويؤدي إلى ضيق الانحرافات المعيارية في فحوصات النمو والدهن.
المقدمة
تطبيق الطحالب المجهرية في الهندسة والتكنولوجيا الأحيائية قد اجتذب اهتماما كبيرا في السنوات الأخيرة. وتجري الآن دراسة الطحالب المجهرية للاستخدام في المياه المستعملة المعالجة1،2،،من34، الوقود الحيوي الإنتاج5،6،،من78، إنتاج المغذيات وغيرها9،منتجات عالية القيمة10. الطحالب هي أيضا يجري المعدلة وراثيا بمعدلات أكبر في محاولة لتحسين لياقتهم البدنية ل
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
1-الإعداد لفقاعة العمود Photobioreactors
- إنشاء مجموعة من أغطية تنفيس من الأغطية البلاستيكية التي جاءت مع 1 لتر الزجاجات والأنابيب التهجين (انظر الشكل 1 التخطيطي والصور). بناء الأغطية المرطب، خلط فخ وكل فوتوبيوريكتور النقل الجوي وكل زجاجة المفاعل.
- حفر ¼ "ثقوب في الغطاء: 2 الثقوب اللازمة لاغطية مفاعل حيوي والمرطب؛ ثمة حاجة إلى 3 ثقوب فخ الخلط.
- تنزلق من ¼ "الدائري على المواضيع من المناسب اللوير جبل الفريق 1/8"، والشرائح وهذا في حفرة ¼ "حفر في الغطاء (الشكل 1A).
- زلة ثاني ¼ "الدائري على المواضيع حيث أن الغطاء هو تقع بين اثنين من حلقات س. زلة ربطه على المواضيع وتشديد لإصلاح ن....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
هذا الإجراء يعطي دورة وقت بيانات الكثافة البصرية الطحالب في شمال البحر الأبيض المتوسط OD 550 (الشكل 4 أ). الكثافة البصرية والوزن الجاف تركيز البيانات التي يمكن ربطها (الشكل 4 باء). هذا هو إنجاز بأول حساب تركيز الطحالب الوزن الجاف النهائي بعد خطوة التجفيف. المقبل، يمكن أن ترتبط الكثافة البصرية تمييع الثقافة المسلسل (يقوم في اليوم الأخير لأخذ العينات) وتركيزات الوزن الجاف الفعلية. لتركيزات منخفضة الخلية، يمكن استخدام ارتباط خطي حين.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
أهم الاعتبارات عند استزراع الطحالب فهم للاحتياجات المحددة للكائن أو مجموعة الكائنات. الطحالب يمكن استخدام نظام زراعة الموصوفة هنا للثقافة مجموعة واسعة من الطحالب ولكن العوامل اللاأحيائية محددة (درجة الحرارة، ووسائل الإعلام، الأس الهيدروجيني، كثافة الضوء، المستوى2 CO، معدل تهوية) تحتاج إلى تعديل لاحتياجات الكائن الحي. ملاحظة البارامترات المذكورة هنا كانت تستخدم لزراعة Chlorella و أوكسينوتشلوريلا. هذه الكائنات ذات الأهمية الصناعية لأنها متسامحة للمغذيات عالية، والضوء، و مستويات درجة الحرارة
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.
شكر وتقدير
قدم الدعم لهذه البحوث بوزارة الزراعة المعهد الوطني للأغذية والزراعة هاتش مشروع ALA0HIGGINS ومكاتب جامعة أوبورن قائد الشرطة العسكرية، نائب الرئيس للبحوث، وصموئيل أي Ginn كلية الهندسة. وقدم الدعم أيضا من جبهة الخلاص الوطني منح كبيت-1438211.
....الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| <قوي> مستلزمات لإعداد المفاعل الضوئي للنقل الجوي< / قوي> | |||
| 1 لتر زجاجات Pyrex Corning | 16157-191 | لمفاعلات الزجاجات ، أجهزة الترطيب | |
| 1/2 "مشبك خرطوم | Home Depot | UC953A | أو ما يعادلها |
| 1/4 "أنثى لور إلى شوكة | نوردسون الطب الحيوي | نوردسون FTLL360-6005 | 1/4 "معرف ، PP |
| 1/4 "معرف ، 3/8" OD أنابيب PVC قابلة للتعقيم | Thermo-Nalgene | 63013-244 | 50'1 |
| / 4 "في O-rings | Grainger | 1REC5 | # 010 Medium Hard سيليكون O Ring ، 0.239 "معرف ، 0.379" OD |
| 1/8 "أنثى لور إلى شوكة | نوردسون الطب الحيوي | FTLL230-6005 | |
| 1/8" معرف ، 1/4 "OD أنابيب PVC قابلة للتعقيم | Thermo-Nalgene | 63013-608 | 250'1 |
| / 8 "ذكر الغزل لور إلى شوكة | نوردسون الطب | الحيوي MLRL013-6005 | |
| 1/8 "شوكة متعددة المنافذ | نوردسون الطب الحيوي | 4PLL230-6005 | 1/8" شوكة |
| 1/8 "NPT إلى شوكة | نوردسون الطبية الحيوية | 18230-6005 | 1/8" 200 سلسلة شوكة |
| 1/8 "لوحة جبل لورد | نوردسون الطب الحيوي | نوردسون MLRLB230-6005 | 1/8" ، PP |
| 10 جالون خزان الأسماك | وول مارت | 802262 يمكن أن تستوعب ما يصل إلى 8 مفاعلات حيوية اعتمادا على التصميم | |
| 100-1000 سم مكعب مقياس التدفق | دواير | RMA-13-SSV | لمفاعلات الزجاجة |
| 2 قدم بنك ضوء الفلورسنت | Agrobrite | FLT24 T5 | |
| 200-2500 سم مكعب مقياس التدفق | دواير | RMA-14-SSV | لتنظيم الهواء في المنبع من المرطب |
| 250 مل زجاجات بيركس | كورنينج | 16157-136 | لخلط الغاز بعد المرطب |
| 50-500 سم مكعب مقياس التدفق | دواير | RMA-12-SSV | لمفاعلات أنبوب التهجين |
| 5-50 سم سم مقياس | التدفق دواير | RMA-151-SSV | للتحكم في معدل تدفق CO2 |
| مرشحات الهواء 0.2 & micro ؛ م | واتمان / فيشر | 09-745-1A | بوليفنت ، 28 مم ، 0.2 وميكرو ؛ م ، PTFE ، 50 عبوة |
| فحص الصمامات | VWR | 89094-714 | |
| أغطية Corning لزجاجات البيركس | VWR | 89000-233 | 10 أغطية GL45 |
| أنثى لورير endcap | نوردسون الطب الحيوي | Nordson FTLLP-6005 | PP مستقرة للإناث |
| Corning | 32645-030 | 35x300 مم ، عبوة من 2 | |
| مؤقت خفيف | Walmart | 556393626 | |
| Locknuts | Nordson الطب الحيوي | Nordson LNS-3 | 1/4 "، نايلون أحمر |
| محرك مغناطيسي منخفض | المستوى VWR | 10153-690 | محرك مغناطيسي منخفض |
| المستوى ذكر لور endcap | نوردسون الطب الحيوي | Nordson LP4-6005 | ذكر قابس PP |
| الغزل حلقة قفل | لورد نوردسون الطبية الحيوية | Nordson FSLLR-6005 | |
| قضبان التحريك - VWR طويلة | 58949-040 | 38.1 مم ، لمفاعلات الزجاجات | |
| قضبان التحريك - VWR | 58949-034 | 25 مم ، لأنابيب الترطيب | |
| < قوية > الإمدادات والكواشف لزراعة الطحالب < / قوية > | |||
| 0.2 & مرشحات m | VWR | 28145-491 | 13 مم ، PTFE ، لتصفية الوسائط المستهلكة من أخذ العينات المزروعية اليومية |
| 1 مل محاقن | Air-tite | 89215-216 | لتصفية الوسائط المستهلكة من أخذ العينات المزروعية اليومية |
| 1.5 مل | VWR | 87003-294 | معقمة (أو ما يعادلها) |
| 10 مل ماصات مصلية | Greiner Bio-One | 82050-482 | معقمة (أو ما يعادلها) |
| 100 مم ألواح | VWR | 25384-342 | 100 × 15 مم أطباق بتري قابلة للتكديس ، أنابيب معقمة |
| 15 مل | Greiner Bio-One | 82050-276 | معقمة (أو ما يعادلها) ، بولي بروبيلين |
| 2 مل أطراف ماصة مصلية | Greiner Bio-One | 82051-584 | معقمة (أو ما يعادلها) |
| 2 مل أنابيب | VWR | 87003-298 | معقمة (أو ما يعادلها) |
| 50 مل أنابيب | Greiner Bio-One | 82050-348 | معقم (أو ما يعادله) ، بولي بروبيلين |
| 96 بئر ميكرولويت | Greiner Bio-One | 89089-578 | بوليسترين مع غطاء ، قاع مسطح |
| حلقات تلقيح | VWR | 80094-478 | معقم (أو ما يعادله) |
| خزان ثاني أكسيد الكربون السائل والمنظم | Airgas | CD-50< | |
| strong> الإمدادات والكواشف لاستخراج الدهون ومقايسة الدهون المحايدة | |||
| 2 مل | VWR | 10158-556 | أنبوب بولي بروبلين مع غطاء |
| 96 ألواح دقيقة بئر | Greiner Bio-One | 82050-774 | بولي بروبيلين ، قاع مسطح |
| مبيض | وول | مارت 550646751 | استخدم فقط المبيض العادي ، وليس تنظيف المبيض |
| الكلوروفورم | BDH | BDH1109-4LG | |
| ثنائي ميثيل سلفوكسيد | BDH | BDH1115-1LP | |
| كحول الأيزوبروبيل | BDH | BDH1133-1LP | |
| الميثانول | BDH | BDH20864.400 | |
| النيل الأحمر | VWR | TCN0659-5G | |
| نصائح ماصة باستور | VWR | 14673-010 | |
| كلوريد الصوديوم | BDH | BDH9286-500G | |
| زيت نباتي | وول مارت | 9276383 | يجب أن يعمل أي زيت نباتي طالما أنه |
| خرز الزركونيا / السيليكا الطازج (قطر 0.5 مم) | منتجات Biospec | 11079105z | |
| Equipment< / قوي> | |||
| التوازن التحليلي | Mettler-Toledo | XS205DU | قادر على دقة 4 عشرية على الأقل |
| الخالط حبة | Omni | 19-040E | |
| جهاز طرد مركزي صغير منضدة | Thermo | Heraeus Fresco 21 مع 24x2 | بما في ذلك الدوار القادر على التعامل مع أنابيب 1.5 و 2 مل |
| سخان الكتلة الجافة | VWR | 75838-282 | بما في ذلك الكتلة الجافة لمجفف التجميد Microplate |
| Labconco | 7670520 | نظام التجفيف بالتجميد سعة 2.5 لتر | |
| طرد مركزي كبير منضدة | Thermo | Heraeus Megafuge 16R Tissue | بما في ذلك الدوارات القادرة على التعامل مع زجاجات 400 مل وأنابيب 50 مل وأنابيب 15 مل قارئ |
| الصفيحة | الدقيقة الأجهزة الجزيئية | SpectraMax M2 | قادرة على قراءة الامتصاص والفلورة |
| خلاط دوامة | VWR | 10153-838 |
المراجع
- Prandini, J. M., et al. Enhancement of nutrient removal from swine wastewater digestate coupled to biogas purification by microalgae Scenedesmus spp. Bioresource Technology. , 67-75 (2016).
- Liu, C., et al.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
