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

22K مشاهدة

⸱

DOI:

10.3791/59106

⸱

يناير 7, 2019

 ,  , 

في هذه المقالة

ملخص

نقدم هنا، وضع بروتوكول لبناء مختبر-مقياس الفقاعة العمود photobioreactors واستخدامها للثقافة الطحالب المجهرية. كما يوفر طريقة لتحديد معدل نمو الثقافة والمحتوى الدهني محايدة.

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

  1. 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.
    1. حفر ¼ "ثقوب في الغطاء: 2 الثقوب اللازمة لاغطية مفاعل حيوي والمرطب؛ ثمة حاجة إلى 3 ثقوب فخ الخلط.
    2. تنزلق من ¼ "الدائري على المواضيع من المناسب اللوير جبل الفريق 1/8"، والشرائح وهذا في حفرة ¼ "حفر في الغطاء (الشكل 1A).
    3. 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

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
<قوي> مستلزمات لإعداد المفاعل الضوئي للنقل الجوي< / قوي>
1 لتر زجاجات Pyrex Corning16157-191لمفاعلات الزجاجات ، أجهزة الترطيب
1/2 "مشبك خرطومHome DepotUC953Aأو ما يعادلها
1/4 "أنثى لور إلى شوكةنوردسون الطب الحيوينوردسون FTLL360-60051/4 "معرف ، PP
1/4 "معرف ، 3/8" OD أنابيب PVC قابلة للتعقيمThermo-Nalgene63013-24450'1
/ 4 "في O-ringsGrainger1REC5# 010 Medium Hard سيليكون O Ring ، 0.239 "معرف ، 0.379" OD
1/8 "أنثى لور إلى شوكةنوردسون الطب الحيويFTLL230-6005
1/8" معرف ، 1/4 "OD أنابيب PVC قابلة للتعقيمThermo-Nalgene63013-608250'1
/ 8 "ذكر الغزل لور إلى شوكةنوردسون الطبالحيوي MLRL013-6005
1/8 "شوكة متعددة المنافذنوردسون الطب الحيوي4PLL230-60051/8" شوكة
1/8 "NPT إلى شوكةنوردسون الطبية الحيوية18230-60051/8" 200 سلسلة شوكة
1/8 "لوحة جبل لوردنوردسون الطب الحيوينوردسون MLRLB230-60051/8" ، PP
10 جالون خزان الأسماكوول مارت802262 يمكن أن تستوعب ما يصل إلى 8 مفاعلات حيوية اعتمادا على التصميم
100-1000 سم مكعب مقياس التدفقدوايرRMA-13-SSVلمفاعلات الزجاجة
2 قدم بنك ضوء الفلورسنتAgrobriteFLT24 T5
200-2500 سم مكعب مقياس التدفقدوايرRMA-14-SSVلتنظيم الهواء في المنبع من المرطب
250 مل زجاجات بيركسكورنينج16157-136لخلط الغاز بعد المرطب
50-500 سم مكعب مقياس التدفقدوايرRMA-12-SSVلمفاعلات أنبوب التهجين
5-50 سم سم مقياسالتدفق دوايرRMA-151-SSVللتحكم في معدل تدفق CO2
مرشحات الهواء 0.2 & micro ؛ مواتمان / فيشر09-745-1Aبوليفنت ، 28 مم ، 0.2 وميكرو ؛ م ، PTFE ، 50 عبوة
فحص الصماماتVWR89094-714
أغطية Corning لزجاجات البيركسVWR89000-23310 أغطية GL45
أنثى لورير endcapنوردسون الطب الحيويNordson FTLLP-6005PP مستقرة للإناث
Corning32645-03035x300 مم ، عبوة من 2
مؤقت خفيفWalmart556393626
LocknutsNordson الطب الحيويNordson LNS-31/4 "، نايلون أحمر
محرك مغناطيسي منخفضالمستوى VWR10153-690محرك مغناطيسي منخفض
المستوى ذكر لور endcapنوردسون الطب الحيويNordson LP4-6005ذكر قابس PP
الغزل حلقة قفللورد نوردسون الطبية الحيويةNordson FSLLR-6005
قضبان التحريك - VWR طويلة58949-04038.1 مم ، لمفاعلات الزجاجات
قضبان التحريك - VWR58949-03425 مم ، لأنابيب الترطيب
< قوية > الإمدادات والكواشف لزراعة الطحالب < / قوية >
0.2 & مرشحات mVWR28145-49113 مم ، PTFE ، لتصفية الوسائط المستهلكة من أخذ العينات المزروعية اليومية
1 مل محاقنAir-tite89215-216لتصفية الوسائط المستهلكة من أخذ العينات المزروعية اليومية
1.5 ملVWR87003-294معقمة (أو ما يعادلها)
10 مل ماصات مصليةGreiner Bio-One82050-482معقمة (أو ما يعادلها)
100 مم ألواحVWR25384-342100 × 15 مم أطباق بتري قابلة للتكديس ، أنابيب معقمة
15 ملGreiner Bio-One82050-276معقمة (أو ما يعادلها) ، بولي بروبيلين
2 مل أطراف ماصة مصليةGreiner Bio-One82051-584معقمة (أو ما يعادلها)
2 مل أنابيبVWR87003-298معقمة (أو ما يعادلها)
50 مل أنابيبGreiner Bio-One82050-348معقم (أو ما يعادله) ، بولي بروبيلين
96 بئر ميكرولويتGreiner Bio-One89089-578بوليسترين مع غطاء ، قاع مسطح
حلقات تلقيحVWR80094-478معقم (أو ما يعادله)
خزان ثاني أكسيد الكربون السائل والمنظمAirgasCD-50<
strong> الإمدادات والكواشف لاستخراج الدهون ومقايسة الدهون المحايدة
2 ملVWR10158-556أنبوب بولي بروبلين مع غطاء
96 ألواح دقيقة بئرGreiner Bio-One82050-774بولي بروبيلين ، قاع مسطح
مبيضوولمارت 550646751استخدم فقط المبيض العادي ، وليس تنظيف المبيض
الكلوروفورمBDHBDH1109-4LG
ثنائي ميثيل سلفوكسيدBDHBDH1115-1LP
كحول الأيزوبروبيلBDHBDH1133-1LP
الميثانولBDHBDH20864.400
النيل الأحمرVWRTCN0659-5G
نصائح ماصة باستورVWR14673-010
كلوريد الصوديومBDHBDH9286-500G
زيت نباتيوول مارت9276383يجب أن يعمل أي زيت نباتي طالما أنه
خرز الزركونيا / السيليكا الطازج (قطر 0.5 مم)منتجات Biospec11079105z
Equipment< / قوي>
التوازن التحليليMettler-ToledoXS205DUقادر على دقة 4 عشرية على الأقل
الخالط حبةOmni19-040E
جهاز طرد مركزي صغير منضدةThermoHeraeus Fresco 21 مع 24x2بما في ذلك الدوار القادر على التعامل مع أنابيب 1.5 و 2 مل
سخان الكتلة الجافةVWR75838-282بما في ذلك الكتلة الجافة لمجفف التجميد Microplate
Labconco7670520نظام التجفيف بالتجميد سعة 2.5 لتر
طرد مركزي كبير منضدةThermoHeraeus Megafuge 16R Tissueبما في ذلك الدوارات القادرة على التعامل مع زجاجات 400 مل وأنابيب 50 مل وأنابيب 15 مل قارئ
الصفيحةالدقيقة الأجهزة الجزيئيةSpectraMax M2قادرة على قراءة الامتصاص والفلورة
خلاط دوامةVWR10153-838
متعددة المنافذ أنابيب تهجين أنابيب جهاز

المراجع

  1. 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).
  2. Liu, C., et al.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

استكشف المزيد من المقالات

مفاعل حيوي ضوئي بنظام العمود الفقاعياستزراع الطحالب الدقيقةمقايسة الدهون المتعادلةطريقة فولشقياس الكثافة الضوئيةالتجفيف بالتجميد للكتلة الحيويةالحصاد بالطرد المركزيفلورة صبغة نيل الأحمرمراقبة نمو الطحالبأنواع الكلوريلا