Name: Culture de microalgues vertes en bulle colonne photobioréacteurs et un dosage des lipides neutres (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 8 s
Description: Découvrez la culture de microalgues en photobioréacteur à colonne de bulles pour la production de biocarburants et le traitement des eaux usées. Ce protocole économique permet de mesurer les taux de croissance et la teneur en lipides neutres.

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Dans cette recherche, a appuyé par USDA National Institute of Food, Agriculture Hatch projet ALA0HIGGINS et les bureaux de l’Université Auburn de la prévôté, vice-président pour la recherche et le Samuel Ginn College of Engineering. A également appuyé par la NSF accorder CBET-1438211.

<ol><li>Prandini, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhancement+of+nutrient+removal+from+swine+wastewater+digestate+coupled+to+biogas+purification+by+microalgae+Scenedesmus+spp%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresource+Technology%22%5BJournal%5D)">Enhancement of nutrient removal from swine wastewater digestate coupled to biogas purification by microalgae Scenedesmus spp.</a> Bioresource Technology. , 67-75 (2016).</li>
<li>Liu, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phycoremediation+of+dairy+and+winery+wastewater+using+Diplosphaera+sp.+MM1%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Phycology%22%5BJournal%5D)">Phycoremediation of dairy and winery wastewater using Diplosphaera sp. MM1.</a> Journal of Applied Phycology. 28 (6), 3331-3341 (2016).</li>
<li>Passero, M., Cragin, B., Coats, E. R., McDonald, A. G., Feris, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dairy+Wastewaters+for+Algae+Cultivation%2C+Polyhydroxyalkanote+Reactor+Effluent+Versus+Anaerobic+Digester+Effluent%5BTitle%5D)+AND+%22BioEnergy+Research%22%5BJournal%5D)">Dairy Wastewaters for Algae Cultivation, Polyhydroxyalkanote Reactor Effluent Versus Anaerobic Digester Effluent.</a> BioEnergy Research. 8 (4), 1647-1660 (2015).</li>
<li>Hodgskiss, L. H., Nagy, J., Barnhart, E. P., Cunningham, A. B., Fields, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cultivation+of+a+native+alga+for+biomass+and+biofuel+accumulation+in+coal+bed+methane+production+water%5BTitle%5D)+AND+%22Algal+Research%22%5BJournal%5D)">Cultivation of a native alga for biomass and biofuel accumulation in coal bed methane production water.</a> Algal Research. 19, 63-68 (2016).</li>
<li>Gao, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oil+accumulation+mechanisms+of+the+oleaginous+microalga+Chlorella+protothecoides+revealed+through+its+genome%2C+transcriptomes%2C+and+proteomes%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Genomics%22%5BJournal%5D)">Oil accumulation mechanisms of the oleaginous microalga Chlorella protothecoides revealed through its genome, transcriptomes, and proteomes.</a> BMC Genomics. 15, (2014).</li>
<li>Burch, A. R., Franz, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Combined+nitrogen+limitation+and+hydrogen+peroxide+treatment+enhances+neutral+lipid+accumulation+in+the+marine+diatom+Phaeodactylum+tricornutum%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresource+Technology%22%5BJournal%5D)">Combined nitrogen limitation and hydrogen peroxide treatment enhances neutral lipid accumulation in the marine diatom Phaeodactylum tricornutum.</a> Bioresource Technology. 219, 559-565 (2016).</li>
<li>Brennan, L., Owende, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biofuels+from+microalgae--A+review+of+technologies+for+production%2C+processing%2C+and+extractions+of+biofuels+and+co-products%5BTitle%5D)+AND+%22Renewable+Sustainable+Energy+Reviews%22%5BJournal%5D)">Biofuels from microalgae--A review of technologies for production, processing, and extractions of biofuels and co-products.</a> Renewable Sustainable Energy Reviews. 14 (2), 557-577 (2009).</li>
<li>Branyikova, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microalgae+-+Novel+highly+efficient+starch+producers%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnology+and+Bioengineering%22%5BJournal%5D)">Microalgae - Novel highly efficient starch producers.</a> Biotechnology and Bioengineering. 108 (4), 766-776 (2010).</li>
<li>Chalima, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Utilization+of+Volatile+Fatty+Acids+from+Microalgae+for+the+Production+of+High+Added+Value+Compounds%5BTitle%5D)+AND+%22Fermentation%22%5BJournal%5D)">Utilization of Volatile Fatty Acids from Microalgae for the Production of High Added Value Compounds.</a> Fermentation. 3 (4), (2017).</li>
<li>Harun, R., Singh, M., Forde, G. M., Danquah, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioprocess+engineering+of+microalgae+to+produce+a+variety+of+consumer+products%5BTitle%5D)+AND+%22Renewable+and+Sustainable+Energy+Reviews%22%5BJournal%5D)">Bioprocess engineering of microalgae to produce a variety of consumer products.</a> Renewable and Sustainable Energy Reviews. 14 (3), 1037-1047 (2010).</li>
<li>Liu, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+a+new+method+for+genetic+transformation+of+the+green+alga+Chlorella+ellipsoidea%5BTitle%5D)+AND+%22Molecular+biotechnology%22%5BJournal%5D)">Development of a new method for genetic transformation of the green alga Chlorella ellipsoidea.</a> Molecular biotechnology. 54 (2), 211-219 (2013).</li>
<li>Cheng, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mutate+Chlorella+sp.+by+nuclear+irradiation+to+fix+high+concentrations+of+CO2%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresource+Technology%22%5BJournal%5D)">Mutate Chlorella sp. by nuclear irradiation to fix high concentrations of CO2.</a> Bioresource Technology. 136, 496-501 (2013).</li>
<li>Davis, R., Aden, A., Pienkos, P. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Techno-economic+analysis+of+autotrophic+microalgae+for+fuel+production%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Energy%22%5BJournal%5D)">Techno-economic analysis of autotrophic microalgae for fuel production.</a> Applied Energy. 88 (10), 3524-3531 (2011).</li>
<li>Sales, C. M., Au, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+Scale+in+a+Photosynthetic+Reactor+System+for+Algal+Remediation+of+Wastewater%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Comparison of Scale in a Photosynthetic Reactor System for Algal Remediation of Wastewater.</a> Journal of Visualized Experiments. (121), e55256(2017).</li>
<li>Higgins, B. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cofactor+symbiosis+for+enhanced+algal+growth%2C+biofuel+production%2C+and+wastewater+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22Algal+Research%22%5BJournal%5D)">Cofactor symbiosis for enhanced algal growth, biofuel production, and wastewater treatment.</a> Algal Research. 17, 308-315 (2016).</li>
<li>Higgins, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Algal-bacterial+synergy+in+treatment+of+winery+wastewater%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Clean+Water%22%5BJournal%5D)">Algal-bacterial synergy in treatment of winery wastewater.</a> Nature Clean Water. 1 (6), (2017).</li>
<li>Higgins, B. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+thiamine+metabolites+and+spent+medium+from+Chlorella+sorokiniana+on+metabolism+in+the+green+algae+Auxenochlorella+prototheciodes%5BTitle%5D)+AND+%22Algal+Research%22%5BJournal%5D)">Impact of thiamine metabolites and spent medium from Chlorella sorokiniana on metabolism in the green algae Auxenochlorella prototheciodes.</a> Algal Research. 33, 197-208 (2018).</li>
<li>Lépinay, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((First+insight+on+interactions+between+bacteria+and+the+marine+diatom+Haslea+ostrearia%3A+Algal+growth+and+metabolomic+fingerprinting%5BTitle%5D)+AND+%22Algal+Research%22%5BJournal%5D)">First insight on interactions between bacteria and the marine diatom Haslea ostrearia: Algal growth and metabolomic fingerprinting.</a> Algal Research. 31, 395-405 (2018).</li>
<li>Franchino, M., Comino, E., Bona, F., Riggio, V. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Growth+of+three+microalgae+strains+and+nutrient+removal+from+an+agro-zootechnical+digestate%5BTitle%5D)+AND+%22Chemosphere%22%5BJournal%5D)">Growth of three microalgae strains and nutrient removal from an agro-zootechnical digestate.</a> Chemosphere. 92 (6), 738-744 (2013).</li>
<li>Choix, F. J., Lopez-Cisneros, C. G., Mendez-Acosta, H. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Azospirillum+brasilense+Increases+CO2+Fixation+on+Microalgae+Scenedesmus+obliquus%2C+Chlorella+vulgaris%2C+and+Chlamydomonas+reinhardtii+Cultured+on+High+CO2+Concentrations%5BTitle%5D)+AND+%22Microbial+Ecology%22%5BJournal%5D)">Azospirillum brasilense Increases CO2 Fixation on Microalgae Scenedesmus obliquus, Chlorella vulgaris, and Chlamydomonas reinhardtii Cultured on High CO2 Concentrations.</a> Microbial Ecology. 76 (2), 430-442 (2018).</li>
<li>Higgins, B., VanderGheynst, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+Escherichia+coli+on+mixotrophic+growth+of+Chlorella+minutissima+and+production+of+biofuel+precursors%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Effects of Escherichia coli on mixotrophic growth of Chlorella minutissima and production of biofuel precursors.</a> PLoS One. 9 (5), e96807(2014).</li>
<li>Higgins, B., Thornton-Dunwoody, A., Labavitch, J. M., VanderGheynst, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microplate+assay+for+quantitation+of+neutral+lipids+in+extracts+from+microalgae%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Biochemistry%22%5BJournal%5D)">Microplate assay for quantitation of neutral lipids in extracts from microalgae.</a> Analytical Biochemistry. 465, 81-89 (2014).</li>
<li>Tanadul, O. U., Vandergheynst, J. S., Beckles, D. M., Powell, A. L., Labavitch, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+impact+of+elevated+CO2+concentration+on+the+quality+of+algal+starch+as+a+potential+biofuel+feedstock%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnology+and+Bioengineering%22%5BJournal%5D)">The impact of elevated CO2 concentration on the quality of algal starch as a potential biofuel feedstock.</a> Biotechnology and Bioengineering. 111 (7), 1323-1331 (2014).</li>
<li>Folch, J., Lees, M., Sloane Stanley, G. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+simple+method+for+the+isolation+and+purification+of+total+lipides+from+animal+tissues%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biological+Chemistry%22%5BJournal%5D)">A simple method for the isolation and purification of total lipides from animal tissues.</a> Journal of Biological Chemistry. 226 (1), 497-509 (1957).</li>
<li>Higgins, B. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Informatics+for+improved+algal+taxonomic+classification+and+research%3A+A+case+study+of+UTEX+2341%5BTitle%5D)+AND+%22Algal+Research%22%5BJournal%5D)">Informatics for improved algal taxonomic classification and research: A case study of UTEX 2341.</a> Algal Research. 12, 545-549 (2015).</li>
<li>Garrett, R. H., Grisham, C. M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGarrett%2C+RH+%22Biochemistry%22">Biochemistry</a>. , 5th Edition, Cengage Learning. 578-730 (2012).</li>
<li>de-Bashan, L. E., Trejo, A., Huss, V. A. R., Hernandez, J. -P., Bashan, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chlorella+sorokiniana+UTEX+2805%2C+a+heat+and+intense%2C+sunlight-tolerant+microalga+with+potential+for+removing+ammonium+from+wastewater%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresource+Technology%22%5BJournal%5D)">Chlorella sorokiniana UTEX 2805, a heat and intense, sunlight-tolerant microalga with potential for removing ammonium from wastewater.</a> Bioresource Technology. 99 (11), 4980-4989 (2008).</li>
<li>Wang, Q., Higgins, B., Ji, H., Zhao, D. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWang%2C+Q+%22Annual+International+Meeting+of+the+ASABE%22">Annual International Meeting of the ASABE</a>. , American Society of Agricultural and Biological Engineers. Detroit, MI. (2018).</li>
</ol>

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Le facteur le plus important lorsque la culture d’algues est une compréhension des besoins spécifiques de l’organisme ou groupe d’organismes. Les algues, système de culture décrite ici peut être utilisé pour un large éventail d’algues mais des facteurs abiotiques (température, médias, pH, intensité lumineuse, teneur en CO2 , taux d’aération) la culture doivent être ajustés aux besoins de l’organisme. Notez les paramètres décrits ici ont été utilisés pour la culture de la Chlorella et Auxenochlorel...

L’application des microalgues dans l’ingénierie et de la biotechnologie a suscité un grand intérêt ces dernières années. Les microalgues sont étudiées pour une utilisation dans le traitement des eaux usées traitement1,2,3,4, biofuel production5,6,7,8et le production de nutraceutiques et d’autres produits de haute valeur9,10. Algues sont également génétiquement modifiés à des taux plus élevés dans le but d’améliorer leur condition physique spécifique engineering applications11,12. Par conséquent, il y a beaucoup d’intérêt dans l’expérimentation avec des organismes industriellement pertinentes en milieu contrôlé. Le but de cette méthode est de communiquer une approche efficace de la culture de microalgues dans un environnement de laboratoire contrôlées et de mesurer la croissance et la teneur en lipides neutres de cette algue. Améliorer la croissance taux et teneur en lipides neutres des micro-algues ont été identifiés comme les deux principaux goulets d’étranglement vers la commercialisation des biocarburants algues13.
Un large éventail d’approches ont été utilisés à des algues de culture à des fins expérimentales. En général, ces approches peuvent être divisés entre culture extérieure à grande échelle et de la culture en intérieur à petite échelle. Culture en plein air dans des photobioréacteurs et étangs ouverts est appropriée pour l’expérimentation vise à intensifier les processus qui ont déjà été éprouvées à l’échelle laboratoire (par exemple, pour tester l’intensification d’une nouvelle souche haute-lipide d’algues)14. Cependant, culture en intérieur à petite échelle est appropriée lors du développement de souches d’algues nouveaux ou améliorés ou des expériences visant à comprendre les mécanismes biologiques. Dans ces derniers cas, un haut-niveau de contrôle expérimental est nécessaire pour isoler les changements subtils de comportement biologique. À cette fin, les cultures axéniques doivent souvent afin de minimiser les facteurs biotiques complexes associés avec d’autres organismes (p. ex. bactéries, algues) qui poussent inévitablement dans les systèmes extérieurs à grande échelle. Même lorsque l’étude des interactions entre les algues et autres organismes, nous avons trouvé qu’utilisation des conditions expérimentales très contrôlé est utile lorsqu’on examine les échanges moléculaires entre organismes15,16,17.
Dans la catégorie des cultures d’algues indoor à petite échelle, un éventail d’approches ont été utilisées. Peut-être l’approche la plus courante consiste à cultiver des algues dans des flacons Erlenmeyer sur un tableau de dispositif trembleur sous une lumière banque18,19. Échange d’oxygène et de CO2 se déroule par diffusion passive grâce à un bouchon de mousse dans la partie supérieure du ballon. Certains chercheurs ont amélioré ce set-up une aération active des flacons20. Une autre approche consiste à cultiver des algues dans des bouteilles, mixés par barre de remuer et aération active. Malgré leur simplicité, nous avons trouvé que l’utilisation de flacons et bouteilles conduit souvent à des résultats incohérents entre les réplicats biologiques. C’est sans doute en raison des effets de position - différentes positions reçoivent des quantités différentes de la lumière, qui affectent également les températures internes de réacteur. La rotation quotidienne de réacteurs vers de nouvelles positions peuvent aider mais n’allège pas le problème car certaines étapes de la croissance des algues (par exemple, au début exponentielle) sont plus sensibles aux effets de position que d’autres (par exemple, la phase logarithmique).
À l’opposé du spectre de la sophistication technologique sont photobioréacteurs commercial entièrement contrôlé. Ces systèmes en permanence surveillent et ajuster les conditions dans le réacteur afin d’optimiser la croissance des algues. Ils ont d’éclairage programmable, régulation de température en temps réel et contrôle du pH. Malheureusement, ils sont coûteux et coûtent généralement plusieurs milliers de dollars par réacteur. Plus de revues scientifiques et d’ingénierie nécessitent réplication biologique des résultats, ce qui nécessite l’achat de plusieurs bioréacteurs. Nous présentons ici un système de réacteur de colonne de bulles qui comble le fossé entre les simples (fiole) et sophistiqué (entièrement contrôlée par bioréacteur) s’approche pour la culture d’algues-l’échelle du laboratoire. Colonnes de bulles permet de faciliter les échanges gazeux et de mélanger le réacteur hausse des bulles de gaz. Cette approche fournit un degré de contrôle sur l’éclairage et la température, mais le fait d’une manière peu onéreuse. En outre, nous avons trouvé ce système pour donner des résultats très cohérents entre les réplicats biologiques, réduisant le nombre de réplicats biologiques nécessaires afin d’obtenir des résultats statistiquement significatifs par rapport à l’approche de la fiole ou une bouteille. Nous avons également utilisé ce système pour cultiver avec succès des mélanges d’algues et de bactéries21. En plus de culture d’algues, nous décrivons une procédure pour mesurer la teneur en lipides neutres dans les algues cultivées. Cette dernière méthode a été publiée ailleurs22, mais nous incluons la procédure ici pour fournir des instructions pour savoir comment employer avec succès.

<table><tbody><tr><td>Supplies pour la configuration du photobioréacteur airlift</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1 L Bouteilles en Pyrex</td><td>Corning</td><td>16157-191</td><td>Pour réacteurs à bouteilles, humidificateurs</td></tr><tr><td>1/2 » collier de serrage</td><td>Home Depot</td><td>UC953A</td><td>ou équivalent</td></tr><tr><td>1/4 » femelle luer à ardillon</td><td>Nordson biomédical Nordson</td><td>FTLL360-6005</td><td>1/4 » ID, PP</td></tr><tr><td>1/4 » ID, 3/8 » OD Tube en PVC autoclavable</td><td>Thermo-Nalgene</td><td>63013-244</td><td>50'1</td></tr><tr><td>/4 » dans les joints toriques</td><td>Grainger</td><td>1REC5</td><td>#010 Joint torique en silicone moyennement dur, 0.239 » I.D., 0.379"O.D.</td></tr><tr><td>1/8 » Femelle luer à barbe</td><td>Nordson biomedical</td><td>FTLL230-6005</td><td></td></tr><tr><td>1/8 » ID, 1/4 » OD tube en PVC autoclavable</td><td>Thermo-Nalgene</td><td>63013-608</td><td>250'1</td></tr><tr><td>/8 » mâle filant luer à barbe</td><td>Nordson biomedical</td><td>MLRL013-6005</td><td></td></tr><tr><td>1/8 » barbe multiport</td><td>Nordson biomedical</td><td>4PLL230-6005</td><td>1/8 » cannelé multiport</td></tr><tr><td>1/8 « NPT à barbelé</td><td>Nordson biomedical</td><td>18230-6005</td><td>1/8 » 200 série barbée</td></tr><tr><td>1/8 » montage sur panneau luer</td><td>Nordson biomedical</td><td>Nordson MLRLB230-6005</td><td>1/8 », PP</td></tr><tr><td>10 gallon aquarium</td><td>Walmart</td><td>802262</td><td>Peut contenir jusqu’à 8 bioréacteurs selon la disposition</td></tr><tr><td>Débitmètre 100-1000 ccm</td><td>Dwyer</td><td>RMA-13-SSV</td><td>Pour réacteurs à bouteille</td></tr><tr><td>2 pieds banque de lumière fluorescente</td><td>Agrobrite</td><td>FLT24 T5</td><td></td></tr><tr><td>Débitmètre 200-2500 ccm</td><td>Dwyer</td><td>RMA-14-SSV</td><td>Pour la régulation de l’air en amont de l’humidificateur</td></tr><tr><td>250 mL Bouteilles en pyrex</td><td>Corning</td><td>16157-136</td><td>Pour le mélange de gaz après humidificateur</td></tr><tr><td>Débitmètre 50-500 ccm</td><td>Dwyer</td><td>RMA-12-SSV</td><td>Pour réacteurs à tubes d’hybridation</td></tr><tr><td>Débitmètre 5-50 ccm</td><td>Dwyer</td><td>RMA-151-SSV</td><td>Pour le contrôle du débit de CO2</td></tr><tr><td>Filtres à air 0,2 & micro ; m</td><td>Whatman/ Fisher</td><td>09-745-1A</td><td>Polyvent, 28 mm, 0,2 & micro ; m, PTFE, paquet de 50</td></tr><tr><td>Clapets anti-retour</td><td>VWR</td><td>89094-714</td><td></td></tr><tr><td>Couvercles Corning pour bouteilles en pyrex</td><td>VWR</td><td>89000-233</td><td>10 couvercles GL45</td></tr><tr><td>Embout Luer femelle</td><td>Nordson biomédical</td><td>Nordson FTLLP-6005</td><td>PP stable femelle</td></tr><tr><td>Tubes d’hybridation</td><td>Corning</td><td>32645-030</td><td>35x300 mm, paquet de 2</td></tr><tr><td>Minuterie légère</td><td>Walmart</td><td>556393626</td><td></td></tr><tr><td>Contre-écrous</td><td>Nordson biomedical</td><td>Nordson LNS-3</td><td>1/4", nylon rouge</td></tr><tr><td>Agitateur magnétique à profil bas</td><td>VWR</td><td>10153-690</td><td>Agitateur magnétique à profil bas</td></tr><tr><td>Embout Luer mâle</td><td>Nordson biomedical</td><td>Nordson LP4-6005</td><td>Mâle Plug PP</td></tr><tr><td>Bague de verrouillage Luer tournante</td><td>Nordson biomedical</td><td>Nordson FSLLR-6005</td><td></td></tr><tr><td>Barres d’agitation - VWR longues</td><td></td><td>58949-040</td><td>38,1 mm, pour réacteurs à bouteilles</td></tr><tr><td>Barres d’agitation - moyennes</td><td>VWR</td><td>58949-034</td><td>25 mm, pour tubes d’hyridisation</td></tr><tr><td>Fournitures et réactifs pour l’élevage d’algues</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>0.2 & micro ; Filtres m</td><td>VWR</td><td>28145-491</td><td>13 mm, PTFE, pour filtrer les milieux épuisés des prélèvements quotidiens en</td></tr><tr><td>cultures Seringues de 1 mL</td><td>Air-tite</td><td>89215-216</td><td>Pour filtrer les milieux en culture quotidienne</td></tr><tr><td>Tubes de 1,5 mL</td><td>VWR</td><td>87003-294</td><td>Stériles (ou équivalent)</td></tr><tr><td>10 mL Pipettes sérologiques</td><td>Greiner Bio-One</td><td>82050-482</td><td>Stériles (ou équivalent)</td></tr><tr><td>100 mm plaques</td><td>VWR</td><td>25384-342</td><td>Boîtes de Pétri empilables 100x15 mm, stériles</td></tr><tr><td>Tubes de 15 mL</td><td>Greiner Bio-One</td><td>82050-276</td><td>Stérile (ou équivalent), polypropylène</td></tr><tr><td>2 mL Pointes sérologiques de pipette</td><td>Greiner Bio-One</td><td>82051-584</td><td>Stérile (ou équivalent)</td></tr><tr><td>Tubes de 2 mL</td><td>VWR</td><td>87003-298</td><td>Stérile (ou équivalent)</td></tr><tr><td>Tubes de 50 mL</td><td>Greiner Bio-One</td><td>82050-348</td><td>Stérile (ou équivalent), polypropylène</td></tr><tr><td>Microplaque à 96 puits</td><td>Greiner Bio-One</td><td>89089-578</td><td>Polystyrène avec couvercle, fond plat</td></tr><tr><td>Boucles d’inocculation</td><td>VWR</td><td>80094-478</td><td>Stérile (ou équivalent)</td></tr><tr><td>Réservoir et régulateur de dioxyde de carbone liquide</td><td>Airgas</td><td>CD-50</td><td></td></tr><tr><td>Fournitures et réactifs pour l’extraction des lipides et le dosage des lipides neutres</ Tubes à billes fort></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>2 mL</td><td>VWR</td><td>10158-556</td><td>Tube en polypropylène avec couvercle</td></tr><tr><td>Microplaques à 96 puits</td><td>Greiner Bio-One</td><td>82050-774</td><td>Polypropylène, fond plat</td></tr><tr><td>Eau de Javel</td><td>Walmart</td><td>550646751 N’utilisez</td><td>que de l’eau de Javel ordinaire, pas d’eau de Javel</td></tr><tr><td>nettoyante Chloroforme</td><td>BDH</td><td>BDH1109-4LG</td><td></td></tr><tr><td>Diméthyl sulfoxyde</td><td>BDH</td><td>BDH1115-1LP</td><td></td></tr><tr><td>Alcool isopropylique</td><td>BDH</td><td>BDH1133-1LP</td><td></td></tr><tr><td>Méthanol</td><td>BDH</td><td>BDH20864.400</td><td></td></tr><tr><td>Rouge du Nil</td><td>VWR</td><td>TCN0659-5G</td><td></td></tr><tr><td>Pointes de pipette Pasteur</td><td>VWR</td><td>14673-010</td><td></td></tr><tr><td>Chlorure de sodium</td><td>BDH</td><td>BDH9286-500G</td><td></td></tr><tr><td>Huile végétale</td><td>Walmart</td><td>9276383</td><td>Toute huile végétale doit fonctionner tant qu’elle est fraîche</td></tr><tr><td>Billes de zircone/silice (0,5 mm de diamètre)</td><td>Produits Biospec</td><td>11079105z</td><td></td></tr><tr><td>Equipment</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Balance analytique</td><td>Mettler-Toledo</td><td>XS205DU</td><td>Capable d’une précision d’au moins 4 décimales</td></tr><tr><td>Homogénéisateur de billes</td><td>Omni</td><td>19-040E</td><td></td></tr><tr><td>Microcentrifugeuse de paillasse</td><td>Thermo</td><td>Heraeus Fresco 21 avec 24x2</td><td>Avec rotor capable de manipuler des tubes de 1,5 et 2 mL</td></tr><tr><td>Chauffe-bloc sec</td><td>VWR</td><td>75838-282</td><td>Y compris bloc sec pour</td></tr><tr><td>microplaque Lyophilisateur</td><td>Labconco</td><td>7670520</td><td>2,5L Système de lyophilisation</td></tr><tr><td>Grande centrifugeuse de paillasse</td><td>Thermo</td><td>Heraeus Megafuge 16R Tissue</td><td>Y compris les rotors capables de traiter des bouteilles de 400 ml, des tubes de 50 ml et des tubes de 15 ml</td></tr><tr><td>Lecteur de microplaques</td><td>Dispositifs moléculaires</td><td>SpectraMax M2</td><td>Capable de lire l’absorbance et la fluorescence</td></tr><tr><td>Mélangeur vortex</td><td>VWR</td><td>10153-838</td><td></td></tr></tbody></table>

culture de microalgues vertes en bulle colonne photobioréacteurs et un dosage des lipides neutres

Cultivation of Green Microalgae in Bubble Column Photobioreactors and an Assay for Neutral Lipids

Il y a des intérêts importants dans l’étude des microalgues pour applications d’ingénierie tels que la production de biocarburants, produits à haute valeur et pour le traitement des déchets. Comme la plupart des nouveaux efforts recherche commencent à l’échelle du laboratoire, on a besoin de méthodes rentables pour la culture des microalgues de façon reproductible. Ici, nous communiquons une approche efficace de la culture de microalgues dans des photobioréacteurs de laboratoire et pour mesurer la croissance et la teneur en lipides neutres de cette algue. Instructions figurent également sur la façon de mettre en place le système Photobioréacteur. Bien que les organismes de l’exemple sont les espèces de Chlorella et Auxenochlorella, ce système peut être adapté pour cultiver une large gamme de microalgues, y compris des cultures d’algues avec des espèces non-algues. Cultures mères sont tout d’abord cultivés dans des bouteilles pour produire l’inoculum pour le système Photobioréacteur. Inoculum algues est concentrée et transféré dans les photobioréacteurs pour la culture en mode batch. Les échantillons sont recueillis pour les lectures de densité optique. À la fin de la culture de lot, les cellules sont récoltées par centrifugeuse, lavé et lyophilisé pour obtenir une concentration finale de poids sec. La concentration en poids sec final sert à créer une corrélation entre la densité optique et la concentration de matière sèche. Une méthode de Folch modifiée est ensuite utilisée pour extraire les lipides totaux de la biomasse lyophilisée et l’extrait est analysé pour sa teneur en lipides neutres à l’aide d’un test de la microplaque. Cet essai a été publié précédemment mais les étapes du protocole ont été inclus ici pour mettre en évidence les étapes critiques de la procédure où les erreurs se produisent fréquemment. Le système de bioréacteur décrit ici comble un créneau entre culture simple fiole et bioréacteurs commerciales entièrement contrôlé. Même avec seulement 3-4 biologique réplicats par traitement, notre approche de la culture d’algues conduit à des écarts serrés dans les essais de croissance et de lipides.

Cette procédure donne une évolution temporelle des données de densité optique algues à OD 550 nm (Figure 4 a). La densité optique et le poids sec concentration les données peuvent être corrélés (Figure 4 b). Ceci est accompli en premier calcul de la concentration d’algues poids sec final après l’étape de lyophilisation. Ensuite, la densité optique de la dilution en série culture (effectuée le dernier jour de l’échantillonnage) et...

Nous présentons ici un protocole visant à construire le laboratoire bulle colonne photobioréacteurs et utilisez-les pour la culture micro-algues. Il fournit également une méthode pour déterminer le taux de croissance de la culture et de la teneur en lipides neutres.

Culture de microalgues vertes en bulle colonne photobioréacteurs et un dosage des lipides neutres

There is significant interest in the study of microalgae for engineering applications such as the production of biofuels, high value products, and for the ...

Ce protocole fournit des instructions pour la construction et l’utilisation d’un système photobioréacteur bubble column pour cultiver des microalgues, et devrait intéresser toute personne étudiant les biocarburants algel, le traitement des eaux usées, ou la biologie algel. Nous avons trouvé le système de réacteur de flèche pour produire des résultats très honorables. Le système de réacteur est également personnalisable à un large rang d’algues et coûte beaucoup moins cher que de nombreuses offres commerciales.Qichen Wang, une étudiante diplômée de mon laboratoire, démontrera la procédure. Pour commencer la configuration des photobioréacteurs bubble column, construisez un ensemble de couvercles ventilés à partir des couvercles en plastique des bouteilles en verre d’un litre et des tubes d’hybridation tels que décrits dans le protocole texte. Glissez un anneau O de 1/4 de pouce sur les bandes de roulement d’un raccord de leurre de montage de panneau de 1/8e pouce, et glissez ceci dans le trou de 1/4 de pouce percé dans le couvercle.Glissez un deuxième 1/4 pouce sur les fils de sorte que le couvercle est pris en sandwich entre les deux anneaux O. Puis glissez un écrou de verrouillage sur les fils et serrez-le pour fixer le leurre de montage de panneau en place. Maintenant, snap pour verrouiller les anneaux sur le leurre mâle exposé, projetant à partir du couvercle.Répétez cette procédure pour chaque trou dans le couvercle. Pour les couvercles qui seront utilisés sur la colonne à bulles et les réacteurs à bouteille, fixez le leurre femelle de 1/8e pouce aux raccords de barbe à des morceaux de 1 1/2 pouce de tube en PVC ID de 1/8e pouce. Attachez-les à chacun des raccords de leurre masculins exposés sur le couvercle.Connectez une vanne de contrôle à l’extrémité libre de l’un des morceaux de 1/8e pouce. Connectez ensuite un leurre mâle à l’ajustement de barbe au deuxième morceau de tube de 1/8ème pouce projetant du couvercle. Cliquez sur l’anneau de verrouillage rotatif en place et attachez un filtre à air de 0,2 micron à cela.Compleat assemblage du système de livraison d’air, réservoirs de poissons, plaques de remue-remuer, et les lumières comme décrié le protocole de texte. Concentrez le stock de microalgues réglés en enlevant le supernatent à l’aide d’une pompe à vide. Laissez moins de 100 millilitres de milieu dans chaque bouteille, mais évitez d’enlever les algues sédentaires.Suspendre et transférer le lisier d’algues dans des tubes stériles de centrifugeuse de 50 millilitres. Centrifugeuse 1000 fois G pendant cinq minutes pour concentrer davantage les algues. Dans l’armoire de biosécurité, enlever suffisamment supernatent pour atteindre un volume total d’environ 80 millilitres de concentrés d’algues pour 12 photobioréacteurs.Évitez d’aspirer la pastille. Transférer le concentré d’algues dans un contenant de stérilisation. Maintenant, ajoutez six millilitres de boue d’algues dans chaque photobioréacteur avec une pipette sérologique de stérilisation de 10 millilitres.Faites tourbillonner les bioréacteurs pour mélanger les algues dans le milieu. Tirez un échantillon de deux millilitres de chaque bioréacteur à l’aide d’une pipette sérologique et transférez-le dans un tube de deux millilitres. Recueillir un échantillon de deux millilitres toutes les 24 heures pour suivre l’évolution de la culture.Vérifiez l’échantillon pour le ph à l’aide de bandes d’essai et ajustez le réacteur au besoin. Serrer les couvercles du bioréacteur et placer tous les bioréacteurs dans le bain d’eau du réservoir à poissons. Ajustez l’aération, le dioxyde de carbone et l’éclairage aux niveaux appropriés pour l’espèce.Faites pivoter la position du bioréacteur chaque jour après l’échantillonnage. Appliquer 200 microlitres de chaque échantillon de culture en triplicate sur des puits d’une microplaque de 96 puits. Mesurez ensuite la densité optique à 550 nanomètres et 680 nanomètres.Mesurer un volume fixe de culture d’algues à partir de chaque bioréacteur à l’aide d’un cylindre gradué et transférer dans des bouteilles de centrifugeuses. Centrifuger la culture 4 696 fois G pendant cinq minutes. Jetez le supernatent en l’aspirant soigneusement dehors.Transférer les granulés dans des tubes étiquetés de 50 millilitres. Rincer les bouteilles de centrifugeuse à l’eau distillée et transférer le contenu dans les tubes de 50 millilitres. Assurez-vous que le volume total ne dépasse pas 45 millilitres.Après avoir lavé les granulés d’algues tels que décrits dans le protocole de texte, jetez le supernatent. Ajouter ensuite 7,5 millilitres d’eau distillée à chaque tube de 50 millilitres. Maintenant, vortex les tubes de 50 millilitres et transférer les boues d’algues dans des tubes pré-pesés de 15 millilitres.Rincez les tubes de 50 millilitres avec de l’eau distillée supplémentaire et transférez le liquide dans les tubes de 15 millilitres en gardant le volume total de ces tubes à moins de 12 millilitres. Après avoir centrifugé les tubes de 15 millilitres et jeté le supernatent comme avant, congeler les tubes avec des granulés à moins 80 degrés Celsius pendant au moins 30 minutes en prévision du gel du séchage. Ajouter 1,5 millilitres de solvant folique à chaque tube de deux millilitres contenant 20 milligrammes d’algues lyophilisés.Verser environ 0,5 millilitres de perles de silice zirconia dans chaque tube jusqu’à ce que le niveau de liquide atteigne deux millilitres. Homogénéiser les échantillons d’algues dans un moulin à perles pendant 20 secondes à une vitesse de 6,5 mètres par seconde. Transférer les tubes sur les glaces pendant 30 secondes pour refroidir les échantillons.Ensuite, répétez cinq fois de plus pour extraire complètement les lipides. Filtrer l’homogénéité à travers une seringue de cinq millilitres contenant un disque de maille métallique en acier inoxydable pour filtrer les perles, en recueillant le filtrate dans un tube de 15 millilitres. Laver les perles avec 1,5 millilitres de solvant folique, en poussant le liquide à travers avec la seringue si nécessaire.Répétez ce lavage 2 fois de plus et recueillez tout le filtrate dans le tube de 15 millilitres, ce qui donne un volume final d’environ six millilitres. Ajouter 1,2 millilitres de solution de chlorure de sodium à 0,9 % à l’extrait de folque dans le tube de 15 millilitres et le vortex pour bien mélanger. Centrifugeuse les tubes de 15 millilitres à 6000 fois G pendant cinq minutes.Enregistrez le volume de phase de chloroforme inférieur au millilitre le plus proche à l’aide de lignes sur le côté du tube de 15 millilitres. Ensuite, transférez la phase inférieure à une vile de verre à l’aide d’une pipette de pâturage en verre. Pour effectuer l’analyse lipidique neutre, diluer les extraits lipidiques et l’huile végétale standard trois fois avec du méthanol.Pour chaque microplaque diluée, ajouter 80 microlitres à une microplaque de polypropylène de 96 puits en quadruplicate. Pour le solvant blanc, appliquer 80 microlitres de solvant folique dans le quadruplicate. Pour les normes, ajouter 10, 30, 60, 90 et 120 microlitres de la norme d’huile végétale diluée également en quadruplicate.Placez la microplaque dans le capot de fumée sur un chauffe-bloc sec préchauffé à 55 degrés Celsius pendant 20 à 30 minutes jusqu’à ce que tout solvant se soit évaporé. Retirer la microplaque du bloc chauffant et laisser refroidir à température ambiante. Ensuite, ajouter 30 microlitres d’alcool isopropylique à chaque puits et mélanger en pipetting de haut en bas.Assurez-vous que tous les canaux pipette mélangent la solution et dépensent les lipides, ce qui donne un liquide vert homogène. Maintenant, ajoutez 200 microlitres d’un microgramme par millilitre une solution rouge nil à chaque puits, et pipe de haut en bas 10 fois pour mélanger. Après une incubation de cinq minutes à température ambiante, ajouter 20 microlitres de solution d’eau de Javel à chaque puits, et le pipe de haut en bas cinq fois pour bien mélanger.Laisser incuber le plat pendant 30 minutes à température ambiante. Après 30 minutes, lire la florescence dans les échantillons toutes les cinq à 10 minutes à 530 nanomètres excitation, émission de 575 nanomètres, avec des coupures automatiques réglées à 570 nanomètres jusqu’à ce que le signal des échantillons d’algues se stabilise. Cette procédure donne un cours du temps des données de densité optique algel à OD 550 nanomètres.Les cultures témoins ont été cultivées sur un milieu NH4 ané frais. Le traitement un, est co-cultures auxenochlorella protothecoides et azospirillum brasiliense cultivés sur nh4 moyen frais inné. Le traitement deux, est un A.Protothecoides azinic cultivé sur le milieu inné de NH4 complété avec 50 milligrammes par millilitre IAA, qui a complètement inhibé la croissance d’algues.Traitement trois, est azinique A.Protothecoides, cultivé sur le milieu dépensé de A.Brasilienes. Les courbes de croissance montrent que les cultures de protothécoides auxenochlorella entrent dans la croissance logarithmique tardive à 120 heures. On y voit des courbes de corelation entre la densité optique à 550 nanomètres et la concentration finale de poids sec, à l’aide d’un ajustement polynomial de second ordre.Enfin, la coloration peut être appliquée aux données de densité optique du cours du temps pour obtenir une courbe de croissance du poids sec. Les mêmes traitements sont utilisés ici, sauf que la chlorella sorokiniana est cultivé au lieu de protothécoides auxenochlorella. Le lipide neutre de poids sec de pourcentage obtenu dans l’essai neutre de lipide corréle bien avec la teneur en glycérol de triose sur une plaque de chromatographie mince correspondante de couche.Contrairement aux A.Protothecoides, le traitement de l’IAA n’a pas inhibé la croissance de C.Sorkiniana. Après l’extraction lipidique des algues, la palette cellulaire restante peut être analysée pour sa teneur en amidon et par paroi cellulaire, fournissant une image plus détaillée des produits de stockage d’énergie à l’intérieur de la cellule. Les méthodes décrites ici ont permis de nouvelles découvertes dans le domaine des biocarburants algel et du traitement des eaux usées.Plus précisément, ce système a été utilisé pour mieux comprendre comment les bactéries influencent la croissance de l’algel.

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Research

Recherche

JoVE Journal

Environment

Environnement

Procédé pour la détermination de la teneur en acides gras et de la composition en micro-algues sur la base de la rupture mécanique des cellules, le solvant d'extraction à base de lipide, de transestérification, et la quantification et l'identification des acides gras par chromatographie en phase gazeuse est décrit. Un étalon interne tripentadecanoin est utilisé pour compenser les pertes possibles lors de l'extraction et de transestérification incomplète.

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Optimiser les réglages des gaz de combustion pour la promotion de la croissance des microalgues en photobioréacteurs via des simulations informatiques

Un protocole simple de déterminer la teneur en lipide neutre de cellules d'algues en utilisant une procédure de coloration rouge Nil est décrite. Cette technique de gagner du temps offre une alternative aux protocoles de quantification des lipides traditionnels à base gravimétriques. Il a été conçu pour une application spécifique de la performance des bioprocédés de surveillance.

Une simple et rapide Protocole de mesure de lipides neutres dans les cellules algales par fluorescence

L’intégration de la culture de microalgues avec les gaz de combustion industriels introduira finalement des métaux lourds et d’autres composés inorganiques dans le milieu de croissance. Cette étude présente une procédure utilisée pour déterminer le devenir final et l’impact des métaux lourds et des contaminants inorganiques sur la croissance de Nannochloropsis salina cultivé dans des photobioréacteurs.

Quantification des métaux lourds et d&#39;autres contaminants inorganiques sur la productivité des microalgues

Cet article décrit le processus d'assemblage et le fonctionnement d'un bioréacteur photosynthétique à l'échelle du banc qui peut être utilisé, en conjonction avec d'autres méthodes, pour estimer les paramètres de croissance cinétique pertinents. Ce système surveille en permanence le pH, la lumière et la température en utilisant des capteurs, une unité d'acquisition et de contrôle de données et un logiciel d'acquisition de données open source.

Construction et mise en place d&#39;un bioréacteur photosynthétique Algal à échelle de banc avec surveillance de la température, de la lumière et du pH pour les tests de croissance cinétique

La culture halenique à l'échelle du banc facilite la caractérisation microalgale et l'optimisation de la productivité avant l'intensification des processus ultérieurs. Les photobioréacteurs fournissent le contrôle nécessaire pour des expériences microalgal fiables et reproductibles et peuvent être adaptés pour cultiver en toute sécurité des microalgues avec les gaz corrosifs (CO2, SO2, NO2) à partir d'émissions de combustion municipales ou industrielles.

Culture de microalgues et quantification de la biomasse dans un photobioréacteur à l'échelle du banc avec des gaz de flue corrosif

Un protocole est décrit pour utiliser le dioxyde de carbone dans les gaz de combustion des centrales électriques au gaz naturel pour cultiver des microalgues dans des étangs ouverts. L’injection de gaz de combustion est contrôlée à l’aide d’un capteur de pH et la croissance des microalgues est surveillée avec des mesures en temps réel de la densité optique.

Couplage de la capture du carbone d’une centrale électrique avec des étangs ouverts semi-automatisés pour la culture de microalgues

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Purification du biogaz par l’utilisation d’un système microalgue-bactérien dans des étangs semi-industriels à haute teneur en algues

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Culture de microalgues vertes en bulle colonne photobioréacteurs et un dosage des lipides neutres

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