מיקרואצות וטיפוח ביומסה ביופיקציה בפוטובילקטור הספסל עם גזים בארובה מאכל

Summary

מרחב הספסל, הטיפוח-תרגול מסייע לאפיון מיקרוראלגל ולמיטוב הפרודוקטיביות לפני המשך התהליך העוקב. Photobioreactors חקנים לספק את השליטה הנחוצה עבור ניסויים מיקרוראלגל אמין ולאחר והוא יכול להיות מותאם בבטחה לטפח מיקרואצות עם גזים מאכל (CO₂, כך₂, לא₂) מתוך העירונית או התעשייה בעירה.

Abstract

פוטוביריאקטורים הם מערכות טיפוח מוארות לניסויים על מיקרואורגניזמים phototrophic. מערכות אלו מספקות סביבה סטרילית לטיפוח-תרגול של microalgal עם טמפרטורה, pH, הרכב ושליטה בקצב הזרימה. בסולם הספסל, פוטוביריאקטורים הם יתרון לחוקרים ללמוד מאפיינים microalgal, פרודוקטיביות, ואופטימיזציה הצמיחה. בקשקשים תעשייתיים, פוטוביריאקטורים יכולים לשמור על טוהר המוצר ולשפר את יעילות הייצור. הסרטון מתאר את ההכנה והשימוש בפוטוביושחקן בקנה מידה לטיפוח microalgal, כולל השימוש הבטוח של כניסות גז מאכל, ופרטים מדידות רלוונטיות ביומסה וחישובי פרודוקטיביות ביומסה. באופן ספציפי, הווידאו ממחיש אחסון תרבות microalgal והכנה לחיסונים, הרכבה פוטוביריאקטור ועיקור, מדידות ריכוז ביומסה, ומודל לוגיסטי עבור פרודוקטיביות ביומסה microalgal עם קצב חישובים כולל מקסימום הכולל ביומסה המוצרים. בנוסף, כיוון שקיים עניין גובר בניסויים לטיפוח מיקרואצות באמצעות פליטת גז מדומה או ממשית, הווידאו יכסה את העיבודים לציוד פוטוביריאקטור הדרוש לעבודה עם גזים מיואכל ולדון בדיגום בטוח ב תרחישים כאלה.

Introduction

פוטוביריאקטורים שימושיים לניסויים מבוקרים ולטיפוח של מוצרים מיקרואליגל טהורים יותר מאשר בריכות פתוחות. טיפוח מיקרוגל בפוטוביריאקטורים בקנה מידה תומך בפיתוח ידע בסיסי שניתן להשתמש בו לעיבוד היקף. שינויים קלים בתנאי הסביבה יכולים לשנות באופן משמעותי ניסויים מיקרוביולוגית ולבלבל את התוצאות¹. תהליך סטרילי עם טמפרטורה, pH, ושליטה באמצעות גז הוא יתרון עבור לימוד מאפיינים microalgal וביצועים בתנאים מגוונים. בנוסף, השליטה על ריכוזי גז הקלט, טמפרטורה, להטות כוח מערבוב, ו-pH בינוני יכול לתמוך במינים שונים, כי הם מאתגרים אחרת לטפח. ניתן להפעיל פוטוביריאשחקנים כתהליך אצווה עם הזנה רציפה של הגז והעברת הצלעות, או כשיטת זרימה באמצעות כימוסטטיסטיקה עם הזנת גז רציפה והעברת כניסות מזינים של שפכים בתוספת השפעה וקולחים. כאן, אנו מדגימים את תהליך האצווה עם הזנת גז רציפה והגזז.

השימוש בפוטוביריאקטורים מטפל בכמה אתגרי טיפוח והפקה של microalgal. השדה מאבקים בדרך כלל עם חששות של זיהום על ידי מיקרואורגניזמים אחרים, ניצול המצע יעיל (אשר חשוב במיוחד במקרה של CO₂ הקלה או טיפול בשפכים)², בקרת pH, השתנות תאורה, ופרודוקטיביות ביומסה³. פוטוביאורנים מאפשרים לחוקרים ללמוד מגוון רחב של פוטוטרונים במערכות אצווה מבוקרות היטב, בהן אפילו מינים הגדלים לאט מוגנים מפני טורפים או מיקרואורגניזמים מתחרים⁴. מערכות אצווה אלה גם טוב יותר להקל על שיעורי ניצול₂ גדול יותר ופרודוקטיביות ביומסה משום שהם סגורים מערכות כי הם נוטים יותר להיות בשיווי משקל עם גזים שסופקו. טכנולוגיית פוטוביריאקטור מציעה גם בקרת pH, העדר הפריע לפרודוקטיביות ביומסה גבוהה במחקרים קודמים⁵. בסולם הספסל, רמת השליטה המוצעים על ידי פוטוביריאקטורים הוא יתרון לחוקרים. בקנה מידה תעשייתי גדול יותר, photobioreactors חקנים ניתן להשתמש כדי לשמור על טוהר מסחרי ביורוקט ולשפר את יעילות הייצור עבור nutraceutical קוסמטיים, מזון, או להאכיל יישומים⁶.

מיקרואצות הם עניין רב עבור biosequestration של CO₂ כי הם יכולים לתקן במהירות CO₂ כמו פחמן ביומסה. עם זאת, מקורות אנתרופוגניים ביותר של CO₂ מזוהמים עם גזים אחרים רעיל, רעילים או מזהמים (NO_x, כל כך_x, CO, Hg), תלוי בתהליך הבעירה מקור דלק. הריבית הגוברת של CO בר קיימא₂ קיבוע על יש התפתחות של טכנולוגיות photobioreactor שחקן לטיפול CO₂-עשיר פליטת, כגון אלה מתחנות כוח שנורו פחם (שולחן 1). למרבה הצער, יש סיכון הגלום בחשיפה אנושית וסביבתית למזהמים מורעלים ורעילים במהלך תהליכי המחקר וההיקף. ככזה, תיאור ההרכבה בטוחה ותפעול של ריאקטורים באמצעות גזים מאכל הוא הכרחי ומאלף.

שיטה זו מהווה לשימוש ב-2 ל-photobioreactor חקן בקנה מידה לצמיחה של מיקרואצות תחת תנאים ניסיוניים מבוקרים בקפידה. הפרוטוקול מתאר אחסון microalgal, הכנת הרשת, והתקנת פוטוביוריאקטור ועיקור. מעבר לפעולה בסיסית, עבודה זו מתארת מדידות ביומסה microalgal וחישובי פרודוקטיביות ביומסה, והסתגלות של ציוד לטיפוח מיקרואליגל עם גזים מאכל. הפרוטוקול המתואר להלן מתאים לחוקרים המבקשים להפעיל שליטה ניסיונית גדולה יותר, לייעל את תנאי הצמיחה microalgal, או תרבות האקסון מגוון של חיידקים phototrophic. שיטה זו אינה מתארת חומרים מתאימים לטיפוח חיידקים המייצרים או צורכים גזים דליקים (כגון CH₄, H₂וכו '). ⁷. לאחר מכן

Protocol

1. שימוש בטוח ודיגום של פוטוביריאקטור עם גזים מקורוזיגים

הערה: שיטה זו אינה מתארת הליכים מתאימים לדיגום בטוח של תרבויות microalgal המייצרים או צורכים גזים דליקים במיוחד.

1. לנהל גז רעיל כסיכון לבריאות האדם.
   הערה: לתוכנית היגיינה כימית של אוניברסיטת איווה, המחברים עבדו עם רכזת בטיחות אש האוניברסיטה בריאות הסביבה & בטיחות התעשייה שוטר היגיינה לפתח פרוטוקול בטיחות לעבודה עם גזים רעילים.
2. להקים מערכת ניטור גז רעיל עם חיישנים עבור כל אחד הגזים רעילים בשימוש. כיול את החיישנים בהתאם להוראות היצרן. מבחן גבשושיות (לבדוק חיישן ופונקציונליות אזעקה עם גזים כיול) לעתים קרובות, על פי הוראות היצרן. תאתר את מוניטור הגז. ממש מחוץ למכסה המנוע
3. לפני תחילת כל ניסויים גז מאכל, להודיע לאנשי הצוות הסמוך של הסיכון מערכת אזעקה. תודיע גם למגיבי החירום. המתאימים הצבת סימנים על כניסות מעבדה המציינות אילו גזים מסוכנים נמצאים בשימוש.
   1. הדריכו את כל אנשי הצוות הקרובים. להתפנות אם מתגלה גז רעיל תודיעו למפקחים על המעבדה. ולצוותי החירום
      הערה: בהפסקת חשמל, המגדל המסדיר גז יעצור את זרימת הגז כאשר הוא יאבד את הכוח. עם זאת, אם חימום החדר, אוורור, מיזוג אוויר (HVAC) מערכת או מזגן לרדת ללא הפסקת חשמל, זה יגרום גז רעיל דולף.
4. לדגם את הריכוז המצטבר האפשרי של גזים רעילים בחדר אם מכסה המנוע נכשל באמצעות האגודה האמריקנית להיגיינה התעשייה (AIHA) מידול מתמטי גיליון אלקטרוני IH MOD⁸ עבור כל גז.
   1. השג את אספקת החדר/שיעור אוויר פליטה, Q, ב m³ דקות^-1 מבניין הצוות תחזוקה hvac או הטכנאי hvac. חשב את עוצמת הקול, V, של המעבדה (L x W x H) ב-m³. לחשב את קצב פליטת זיהום, G, של כל סוג של גז רעיל ב mg min^-1, באמצעות משוואה 1 המותאם מתוך חוק הגז האידיאלי:
      1
      כאשר P הוא שבר של הלחץ המופעל על ידי הגז הרעיל ב 1 כספומט (ppm גז/10⁶ עמודים לדקה), Q_gas הוא קצב הזרימה של הגז ב-L min^-1, R הוא קבוע גז אוניברסלי (0.082057 L · atm · מול¹· K^-1), T הוא טמפרטורה k ו- MW הוא הגז ' משקל מולקולרי g מול^-1.
   2. השתמש בערכים עבור V, Qו- G עבור כל גז (מחושב בשלב 1.4.1) במודל חדר מעורב עם אפשרות להפסיק את הדור והדגם לטהר את החדר בגיליון האלקטרוני של IH MOD כדי לחשב את ריכוזי הגז המצטבר של החדר עבור כל גז מעל 1440 דקות (24 שעות) תקופת הדמיה. השווה ערכים אלה למגבלות החשיפה (טבלה 2)⁹.

2. הכנת המיקרוגל

1. הכינו מינים של מיני מיקרואליאוס, או זנים אחרים של microalgal שנבחרו לצילום, לפני תחילת הניסוי על-ידי העברתו מאחסון, בין אם הקפאת שמורות או תרבית במדיה של אגר.
   1. הוסף 30-50 מ ל של בינונית צמיחה microalgal סטרילי (משולשת חנקן מדיום בסיס של הבסיס [3N-BBM], שולחן 3) ל סטרילי (150-250 מ"ל) לנענע בקבוקון הכתיר עם פקק קצף.
      הערה: אלא אם כן הבקבוקון מוקף בבקבוק, רק חמישית מאמצעי האחסון של השייק צריך להיות מאוכלס על ידי מדיה נוזלית.
   2. השתמש בקבינט אבטחה טיחות כדי לשמור על עקרות בעת העברת תאים לשיפוע או לנענע בקבוקון. עבור תרבויות על אגר, להשתמש בלולאה סטרילית להעביר מיקרואצות מן הצלחת אגר שלה או להטות את הבקבוקון לנער. עבור תרבויות הקפאה, בהדרגה להפשיר את הדגימה cryopreserved ולשטוף משם את כימיות על פי הפרוטוקול הנבחר¹⁰, ואז להוסיף את התאים הבקבוקון לנער.
   3. התאים התרבותיים ב-3N-BBM במהירות 20/25 ° צ' מתחת לגיל 16 h:8h אור: כהה ורועד ב 115-130 סל ד.
   4. מעקב אחר צמיחת microalgal לאורך זמן באמצעות מדידות דחיסות אופטית (OD) (כמו בסעיפים 5 ו-6). הניחו למיקרואצות להגיע לשלב הצמיחה האקספוננציאלי (2-4 ימים) לפני העברת תאים לפוטוביריאקטור.
      הערה: בהתאם למטרת הניסוי, ניתן לשטוף את התאים בתווך תרבותי (מחקר זה) ו/או מרוכז במספר מדרגות צנטריפוגה לפני החיסון הביוריאקטור.

3. התקנה ותפעול של פוטוביוריאקטור

1. השתמש בפוטוביולקטור (איור 1) כדי לשלוט בטמפרטורה, ברמת החומציות, בקצב הערבוב, בשיעורי זרימת הגז ובקצבי הזרימה של פתרון הקלט.
   הערה: ניתן להשתמש בפוטוביריאקטור כדי לשלוט בזרימה של עד ארבעה פתרונות קלט שונים, בדרך כלל חומצה, בסיס, אנטיקצף ומצע.
   1. הכינו 100 mL כל אחד N NaOH ו 1 N HCl ולהוסיף כל אחד 250 mL בקבוק פתרון הקלט. השתמש בהסגר משני עבור פתרונות אלה.
   2. לאחסן פתרונות קלט של מונים בבקבוקים בעלי התקנה אוטומטית המצוידים בצינורות טבילה ובצינור אוורור עם פילטר אוויר סטרילי ומוטבע. לחבר את צינורות הטבילה לתוך ארבע יציאות הקלט של photobioreactor חקן באמצעות צינורות אוטוקלטים ובמהלך הפעולה photobioreactor חקן, שוקעת צינורות לטבול בפתרונות הקלט. להעביר את 1.6 mm dimeter בתוך (ID) אוטומטי אבובים בין פתרונות הקלט ואת היציאות שלהם באמצעות משאבות פריסטלטיות נפרדות אשר עשוי להיות נשלט על ידי שיעורי זרימה ידנית שנבחרו או על ידי משוב מ-pH וברמת קצף הבדיקות (במקרה של חומצה, בסיס ופתרונות נגד קצף).
2. כיול את ה-pH. a לפני האוטוקלינג.
   1. לחבר את הגשוש pH כדי מגדל הבקרה photobioreactor שחקן ידי התאמת הגשוש לקו חיבור ומתפתל לנעול. השתמש ב-pH 4 ו-pH 7 מאגרי לכייל את מד pH. המתן עד לייצוב הערכים לפני קבלת ערך ה-pH.
   2. לנתק את הגשוש pH מכבל מד pH המחבר את הגשוש למגדל הבקרה.
   3. פני השטח לעקר עם 70% אתנול או לחיטוי הגשוש עם הכור. כדי החיטוי, המכסה את הבדיקה pH בחוזקה עם רדיד אלומיניום.
      הערה: אם החללית היא אוטומטית, יש סיכון של קורוזיה של הפנים בדיקה מפני נזקי קיטור. שיטת הסגירה אינה מבטיחה לחלוטין את מניעת הנזק.
   4. להוסיף 10 מ"מ 4-(2-הידרויקסיל) פיפראזין -1-חומצה אתאנסולפונית (HEPES) מאגר למדיום התרבות כדי לשלוט טוב יותר pH.
3. הכנס ובורג סגרו את האצבע הקרה ואת המצות הפליטה על לוחית הראש פוטוביוריאקטור.
4. הכנס את יציאת החיסון ובוא לברגים במקומם הדוק. הוסף אורך של צינורות אוטוקלקות לחלק של החיסון מעל לוחית הזיהוי של פוטוביריאקטור. לפני הסגירה הביוריאקטור, להדק את האבובים סגור עם מהדק צינור אוטומטי הקיים.
5. הצמד אבובים הכתיר עם מסננים סטרילי לכל יציאות photobioreactor חקן לא בשימוש.
6. הצמדת חומצה ופתרונות קלט בסיסים ליציאות הקלט פוטוביריאקטור באמצעות אבובים הניתן לתיקון אוטומטי. הוסף 1.5 L של מדיום התרבות.
7. להפעיל את הכור ופתרונות הקלט המשויכים ל-30-45 דקות ב-121 ° צ' בהתאם לנפח העבודה.
   הערה: אם המדיום התרבותי מושפע לרעה על ידי אוטוקלינג, הוסף את המדיה לאחר התיקון בתנאים סטריליים במכסה זרימה למינארי. הפרוטוקול יכול להיות מושהה כאן.
   התראה: הכור יהיה חם לאחר הסרת החיטוי.
8. חבר את המנוע מדחף לפיר מדחף ולהדק את המדידה.
9. ארגון לוחות אור LED סימטרי מחוץ ללוח הבקרה בהתאם לדרישות התאורה.
   1. לפני האוטוקלינג, למדוד ולהקליט את עוצמת האור עם פומטר. מניחים את החיישן המאיר בתוך כלי הצילום ומפנים את החיישן לכיוון מקור האור.
10. התחבר עד שני צילינדרים גז כדי לספק את פליטת הכוח מדומה המופעל פחם (שולחן 1) למיקרואצות ב photobioreactor חקן.
    הערה: ריכוזי הגז המשמשים במחקר זה מתקרבת לאלה של תחנת הכוח של אוניברסיטת איווה.
    1. להרכיב את החיבורים בין הצילינדר גז, גז הוויסות מגדל, ו photobioreactor חקן הטבעת. לחבר רגולטורים מתאימים המסוגל. ללחוץ על הדלק לצילינדרים לצרף 6 מ"מ ללחוץ צינורות עמידים בלחץ על צינור שקע הווסת בארב בטוח עם מהדק צינור. הצמד את הקצה השני של צינורות עמידים ללחץ הגז המסדיר את כניסת הגז מגדל באמצעות צינור בארב 6 מ"מ גזע חיבור מהיר התאמה מאובטח עם מלחציים צינור. לחבר 3.2 mm מזהה צינורות גז הוויסות מגדל הגז באמצעות אחר 6 מ"מ חיבור מהיר התאמה ולחבר את הקצה השני של אבובים שקע ליציאת טבעת הצלצול בראש השחקן photobioreactor חקן.
       הערה: עבור גז קלט שני, חזור על השלב 3.9.1, אך השתמש בצורה מעוצבת בצורת T כדי לאחד את שני קווי הגז של הקלט לקטע אחד של צינור מחובר ליציאת טבעת הצלעות.
    2. הגדר את הלחץ לשקע 20 psi על כל וסת הגז ולהשתמש בממשק ביוריאקטור חקן להגדיר שיעורי זרימת הגז ניסיוני.
       הערה: חשב ודווח על נפח האוויר בתנאים סטנדרטיים לכל נפח של נוזל לדקה (vvm); לחלק את קצב זרימת הגז הנפחי על ידי נפח התרבות. דוח ביחידות של מינייוט.
11. כאשר מתפצל עם יותר מצילינדר גז אחד, לאשר את הריכוז המסופק₂ שסופקו על photobioreactor חקן עם חיישן CO₂ .
    1. חבר תוכנה (לדוגמה, GasLab) תואם חיישן CO₂ ליציאת USB של מחשב. הורד את התוכנה העדכנית ביותר המתאימה למודל חיישן CO₂ . פתח את התוכנה והקלט את מודל החיישן, מרווח זמן המדידה ומשך הרישום של נתוני המדידה.
    2. מניחים את חיישן CO₂ ואת צינור הגז משולב (לפני חיבור הצינור עם bioreactor חקן) ב 100 ל 250 מ ל, הכתיר, ספינה פרקו (חיצוני ל bioreactor חקן).
       הערה: במהלך הניסוי, שיתוף השטח הקדמי₂ ריכוזים עשויים להיות נמדד מתוך אחד צינורות אוורור על כותרת הראש photobioreactor שחקן.
    3. הפעל את מדידות הריכוז CO₂ על ממשק המשתמש ולחכות את המדידות כדי equi,.
    4. השתמש בממשק המשתמש photobioreactor שחקן כדי לכוונן את שיעורי זרימת הגז מכל טנק עד קצב הזרימה הכולל הרצוי (0.1 L דקות^-1) ו-CO₂ ריכוז (12%) מושגת.
12. בממשק המשתמש של photobioreactor שחקן, השתמש בפונקציה מדחף כדי לקבוע את קצב הסיבוב של האימלר. ודא שקצב הערבוב מהיר מספיק למדיום התרבותי כדי להטמיע את בועות הגז המוספגות.
    הערה: למינים מסוימים של microalgal יש מבני תאים חלשים והוא ניזוק או מוקרע בכוח ההטיה הגבוה.

4. התאמת פוטוביריאקטור וכיוונון ניסיוני לשימוש בגז רעיל

התראה: הגזים המורשים של גז הארובה אמיתי או מדומה מורעלים ורעילים. גזים אלה מהווים סיכון רציני אם נשאף.
הערה: שיטה זו אינה מתארת חומרים מתאימים לטיפוח בטוח של חיידקים המייצרים או צורכים גזים דליקים במיוחד (כלומר, מתאן, מימן וכו ').

1. החלפת מרכיבי פליז, פלסטיק, צינורות סטנדרטיים עם חומרים עמידים בקורוזיה.
   1. השימוש פלדת אל-חלד להתנגד באופן אמין קורוזיה מן חומצות חזקות שנוצרו על ידי התגובה בין לא_x או כל כך_x ומים. החלף פלסטיק אביזרי חיבור מהירה ב-אינלטס גז ושקעים על מגדל גז ויסות עם אביזרי חיבור מהיר נירוסטה. השימוש הרגולטורים נירוסטה לצילינדרים גז כולל צינור שקע בארב ולא בראס.
   2. השימוש polyטטרפלואורואתילן (מצופה) או הטבעי אתיל ויניל אצטט (EVA) אבובים להתנגד קורוזיה מ-_x ו-SO_x גזים (בהתאמה) על החיבורים בין גליל הגז אל המגדל גז הוויסות המגדל גז הוויסות לפוטוביורוקטור.
2. לאחר האוטוקלינג, הכנס את הפוטוביריאקטור ובלוקי הגז בתוך משטח הליכה. מניחים את photobioreactor חקן על שולחן בתוך בלימה משנית ומניחים גז צילינדרים בקולרים ללא מעמד צילינדר או מתלה צילינדר.
3. לאחר התחלת זרימת הגז, להשתמש בסוג בועה גלאי דליפה נוזלי כדי לבדוק דליפות גז בכל החיבורים בין צילינדרים גז ו bioreactor חקן. השתמש בבקבוק לשטוף מלא עם 1:100 (v:v) דילול של סבון תבשיל: מים כדי לכסות את החיבור עם זרם קטן של תמיסת סבון.
   הערה: הנזילות תצוין על-ידי בעבוע בחיבורים.
4. בעת התחלת הניסויים microalgal, התחל לאחר מכן להתאים את ה-pH לפני החיסון (כמו בניסויים הסטנדרטיים photobioreactor חקן).
   הערה: אגירת מדיום התרבות במהלך ניסויי גז מאכל מומלצת מאוד מכיוון שגזי הקלט הם חומציים ביותר.
5. איחסן את הפוטוביריאקטור על-ידי הכנת המיקרוגל המוכן למזרק סטרילי, התאמת המזרק לצינורות המחוברים ליציאת החיסון, פתיחת מהדק החיסונים ודיכוי המזרק.
6. בדוק את צג הגז, לחצים צילינדר גז, ו photobioreactor חקן פעמיים ביום (ולפני דגימה) עבור רמות גבוהות של גז רעיל או אינדיקציה של דליפות.
7. הגבל את האבנט של מכסה המנוע הנפתח לרוחב המאפשר להגיע לרגולטורים ביוריאקטור וגז. כדי למנוע סיכון לחשיפת שאיפת הנשימה, ודא שהפתח אינו חושף את האדם מעל אזור הגוף.
8. להפעיל את הרגולטורים הצילינדר גז למצב סגור כדי להפסיק את זרימת הגז לכור. סגרו את האבנט ומאפשרים 5 דקות למכסה המנוע לפנות את הגזים הקורוזיולים לפני שאתם מחפשים את התרבות הפוטוביואורית.
9. המדגם בתוך מכסה המנוע על-ידי פתיחת היציאה לוחית הכותרת ושימוש בחיית מחמד סרולוגית סטרילית או ציור תרבות לתוך מזרק דרך יציאת החיסון/דגימה. אבטחו את יציאות הפוטוביריאקטור לפני פתיחת הצילינדרים וחידוש הניסוי.

5. מדידת פרודוקטיביות ביומסה של microalgal

1. השתמש בעקומת כיול כדי להתייחס לתרבות microalgal OD₇₅₀ מדידות לריכוזי ביומסה של microalgal יבשים.
   1. הכינו כמה (מינימום: 4, נפח עבודה מינימלי: 500 mL) מבחנות עם מדיום microalgal סטרילי ו החיסון עם מינים של עניין (למשל, S. בתוך מחקר זה).
   2. למדוד את התרבות OD₇₅₀ עד הצמיחה הוא אקספוננציאלי, ומיד sacrificially לדגום את מבחנות על ידי סינון אמצעי אחסון ידוע (מינימום של 100 mL) של התוכן עם ממברנה מסנן 0.45 יקרומטר של המסה ידוע. השתמש מכוסה אלומיניום שוקלים סירות או כלי זכוכית כדי לתמוך ביומסה ומסננים כפי שהם יבשים.
   3. המסת ביומסה ומסננים לאחר ייבוש במשך כ 18 עד 24 שעות בתנור בין 80-100 ° c. כדי לוודא את הייבוש המלא, מדידת שוב לאחר 2-3 שעות נוספות כדי לקבוע אם המסה התייצב.
   4. להפחית את מסת המסנן מתוך ביומסה משולב ומסנן לחשב את מסת ביומסה.
   5. מתווה את עקומת הכיול כפי שנמדד OD₇₅₀ נגד ריכוז ביומסה (מסה של ביומסה מחולק על-ידי הנפח של התרבות המסוננת) ולהתאים את הנתונים עם רגרסיה ליניארית.

6. מידול פרודוקטיביות וחישובי קצב ביומסה

1. חישוב ריכוזי ביומסה ניסוי מ OD₇₅₀ מדידות באמצעות עקומת הכיול ליניארי רגרסיה (נקבע בסעיף 5).
2. התאם את נתוני הגדילה של האצווה מפני השהיה לשלב האקספוננציאלי והנייח עם רגרסיה לוגיסטית (משוואה 2) בתוכנת גרפים וסטטיסטיקה (טבלת חומרים):
   2
   כאשר L הוא בערך ריכוז ביומסה המרבי של העקומה, k הוא החלק היחסי של השלב האקספוננציאלי (זמן^-1), x_o הוא הזמן של העקומה של עקומת סיגמותא, ו- x הוא הזמן.
   1. הזן באופן ידני את המשוואה הלוגיסטית לעיל. בחר באפשרות התאם עקומה עם רגרסיה לא לינארית בכרטיסיה ניתוח בתוכנה. בצד השמאלי של הפרמטרים: התיבה רגרסיה לא לינארית , בחר באפשרות צור משוואה חדשה תחת התיבה הנפתחת החדשה . השתמש במשוואה המפורשת המהווה ברירת מחדל כסוג משוואה, תן שם לפונקציה החדשה והגדר את הפונקציה החדשה כ-Y = L/(1 + exp (-k * (x-b)), כאשר b מייצג x_o.
3. לחשב את הפרודוקטיביות הכוללת ביומסה של אצווה microalgal על ידי חלוקת ההפרש בין ריכוזי ביומסה הסופי הראשונית על ידי ההפרש בין הסופי הראשון הראשונים.
4. לחשב את הפרודוקטיביות המירבית של ביומסה של אצוות microalgal מן הנגזרת של המשוואה 2 (משוואה 3) בנקודת האמצע סיגמואיד, כאשר x = x_o.
   3

Results

עקומת כיול עבור המיקרואצות הירוקות, S. ob,שנקטפו בשלב האקספוננציאלי, הוקמה עם OD₇₅₀ וריכוזי ביומסה יבשים (איור 2). לרגרסיה הליניארית היה ערך R² של 0.9996.

תרבות S. ob, החלה ב-250 ML Erlenmeyer בקבוקון מתרבות המאוחסנים על צלחת אגר בקירור. Microalga היה מחוסן ב 3N-BBM עם 10 מ"מ מאגר HEPES ומלא עם 2.2% CO₂ ב-2 L photobioreactor חקן עם 1.5 L עובד נפח (0.07 vvm) (איור 1). האצווה מתבצע במעק...

Discussion

אצווה, מערכת הניסויים photobiic השחקנים עם pH מוסדר, טמפרטורה, קצב זרימת הגז, וריכוז הגז לקדם תוצאות משמעותיות על ידי סילוק זיהום על ידי שאינם זנים פריחת אצות המטרה והשונות בתנאי התרבות. מדויק טהור תרבות הצמיחה קינטיקה ניתן להשיג גם בנוכחות של גזים מאכל (CO₂, כך₂, לא₂), אשר לשמש חומרים מזינים, הפיכת גזי הפסולת לתוך מוצר רב ערך כגון להאכיל בעלי חיים.

לפני תחילת כל ניסוי microalgal, יש לקחת את התרבות microalgal הנבחרת מאחסון ולקרוא לתרבות הנוזלית. הגדלת המיקרואצו...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
ביוסטט ביו-ריאקטור	Sartorius Stedim		ביו-ריאקטור 2 ליטר לתסיסה מיקרוביאלית; מיועד לחיטוי; pH, טמפרטורה, בקרת קצב זרימת גז
בדיקת בליטות NO2 גז	Grainger	GAS34L-112-5	גז כיול לגלאי גז MultiRAE
בדיקת בליטות O2, CO, LEL גז	Grainger	GAS44ES-301A	גז כיול עבור גלאי גז MultiRAE
בדיקת בליטות SO2 גז	Grainger	GAS34L-175-5	גז כיול לגלאי גז MultiRAE
צינורות עמידים בפני קורוזיה עבור NO2 גז	Swagelok	SS-XT4TA4TA4-6	PTFE צינור ליבה חלק נשא X סדרה— צמת סיבים ו 304 SS צמה חיזוק
צינורות עמידים בפני קורוזיה עבור SO2< / sub> גז	אספקת QC	120325	צינורות EVA טבעיים קלועים מחוזקים - 1/4 "ID
cozIR 100% CO2< / sub> meter	פתרונות חישת גז בע"מ	CM-0121	במד CO2 CO2meter.com לריכוזים של עד 100%
cozIR 20% CO2 meter	פתרונות חישת גז בע"מ	CM-0123 במד	CO2 CO2meter.com לריכוזים של עד 20%
מסנן ממברנה Durapore, 0.45 μ m	Millipore Sigma	HVLP04700	הידרופילי, לבן רגיל, קוטר 47 מ"מ, 0.45 μ m גודל נקבוביות, מסנני ממברנה PVFD
ווסתי צילינדר גז	Praxair	PRS 40221331-660	ווסת נירוסטה חד-שלבי מוגדר עבור מכלול יציאת 0-15 psi שסתום דיאפרגמה עם חוטי MNPT בגודל 1/4 אינץ', נירוסטה לעמידות בפני קורוזיה מבלוני גז NOx ו-SOx
	Praxair	Ulta-zero אוויר, CO2 בטוהר גבוה או הרכב גז מותאם אישית	תלוי ביעדי
המחקרמערכת ניטור וגילוי דליפות גז	RAE Systems של Honeywell	MAB3000235E020	דגם שאוב המזהה תוכנת O2, SO2, NO2, CO ו-LEL
GasLab	GasLab	v2.0.8.14	תוכנה למדידות מד CO2 ורישום נתונים
דוקרני צינור	Grainger	פריט # 3DTN3	משמש להתאמת הרגולטורים לצינורות, נירוסטה לעמידות בפני קורוזיה מ-NOx ו-SOx
K30 1% CO2 מטר	Senseair	CM-0024 במד	CO2 CO2meter.com לריכוזים של פחות מ-1%
לוחות גידול LED	Roleadro	HY-MD-D169-S	לוחות אור LED אדום וכחול
Memosens בדיקת חמצן מומס	Endress+ Hauser	COS22D-19M6/0	ניתן לחיטוי (עם אמצעי זהירות) בדיקת חמצן מומס לביו-ריאקטור
בדיקת pH Memosens	Endress+ Hauser	CPS71D-7TB41	בדיקת pH ניתנת לחיטוי (עם אמצעי זהירות) לתנור ביו-ריאקטור
, סדרת Isotemp 500	Fisher Scientific	13246516GAQ	תנור קטן לייבוש
תוכנת GraphPad פריזמה	תוכנת GraphPad	גרסה 7.03 או 8.0.1	תוכנת גרפים לארגון נתונים, ניתוח נתונים וגרפים באיכות פרסום
התאמת דוקרנים גזע לצינור	Swagelok	SS-4-HC-A-6MTA	מחבר צינור נירוסטה, מתאם צינור 6 מ"מ, 1/4 אינץ'. צינורות זיהוי צינור
, העברת חומצה / בסיס מדולל	אלקטרוניקה ואוטומציה של בעלות הברית	6678441	צינורות תהליך TP סיליקון; גודל קדח 1.6 מ"מ; אורך 3000 מ"מ; צינורות בדרגת מזון
, העברת גז	אלקטרוניקה ואוטומציה של בעלות הברית	6678444	צינורות תהליך סיליקון TP; גודל קדח 3.2 מ"מ; אורך 3000 מ"מ; דרגת מזון