Coltivazione di microalghe verdi in bolla colonna fotobioreattori e un saggio di lipidi neutri

Sommario

Qui, presentiamo un protocollo per costruire su scala di laboratorio bolla colonna fotobioreattori e li usa per cultura microalghe. Esso fornisce inoltre un metodo per la determinazione del tasso di crescita della cultura e del contenuto di lipidi neutri.

Abstract

C'è notevole interesse per lo studio delle microalghe per applicazioni di ingegneria come la produzione di biocarburanti, prodotti di alto valore e per il trattamento dei rifiuti. Come la maggior parte nuovi sforzi di ricerca iniziano a scala di laboratorio, c'è la necessità di metodi economici per la coltura di microalghe in maniera riproducibile. Qui, comunichiamo un approccio efficace alla cultura microalghe in fotobioreattori su scala di laboratorio e per misurare la crescita e il contenuto di lipidi neutri di quello alghe. Anche per istruzioni su come impostare il sistema di fotobioreattore. Anche se gli organismi di esempio sono specie di clorella e Auxenochlorella, questo sistema può essere adattato per coltivare una vasta gamma di microalghe, tra cui co-colture di alghe con specie non-alghe. Colture di riserva prima sono coltivate in bottiglie per la produzione di inoculo per il sistema di fotobioreattore. Inoculo di alghe è concentrato e trasferito in fotobioreattori per la coltivazione in modalità batch. I campioni sono raccolti ogni giorno per le letture di densità ottica. Alla fine della cultura batch, le cellule vengono raccolte da centrifuga, lavata e liofilizzati per ottenere una concentrazione finale di peso a secco. La concentrazione finale di peso a secco viene utilizzata per creare una correlazione tra la densità ottica e la concentrazione di peso a secco. Un metodo modificato di Folch viene successivamente utilizzato per estrarre i lipidi totali dalla biomassa liofilizzata e l'estratto viene analizzato per il suo contenuto di lipidi neutri usando un'analisi di micropiastre. Questo saggio è stato pubblicato in precedenza ma passaggi protocollo sono stati inclusi qui per evidenziare i passaggi critici della procedura cui frequentemente si verificano errori. Il sistema di bioreattore descritto qui riempie una nicchia tra coltivazione semplice boccetta e bioreattori commerciale completamente controllato. Replica anche con solo 3-4 biologico per il trattamento, il nostro approccio alla coltura di alghe porta a strette deviazioni standard nelle analisi del lipido e di crescita.

Introduzione

L'applicazione di microalghe in ingegneria e biotecnologia ha attirato grande interesse negli ultimi anni. Microalghe sono allo studio per l'utilizzo in acque reflue trattamento^1,2,3,4, biocarburanti produzione^5,6,7,8e la produzione di prodotti nutraceutici e altri prodotti di alto valore^9,10. Le alghe sono anche essendo geneticamente modificate al prezzo m....

Protocollo

1. installazione di bolla colonna fotobioreattori

1. Costruire un set di coperchi ventilati dai coperchi di plastica che è venuto con le bottiglie di vetro 1L e tubi di ibridazione (vedere la Figura 1 per schema e foto). Costruire coperchi per l'umidificatore, trappola, ogni fotobioreattore ascensore aria e ogni bottiglia reattore di miscelazione.
   1. ¼" fori nel coperchio: 2 fori sono necessari per coperchi bioreattore e umidificatore; 3 fori sono necessari per la trappola di miscelazione.
   2. Infilare un ¼" o-ring sopra i thread di un raccordo Luer Monte pannello da 1/8", quindi questo nel ¼" foro praticato sul coperch....

Risultati

Questa procedura produce un corso di tempo dei dati di densità ottica algali a OD 550 nm (Figura 4A). La densità ottica e il peso a secco la concentrazione di dati possono essere correlata (Figura 4B). Questa operazione viene eseguita dal primo calcolo della concentrazione di alghe di peso secco finale dopo il passaggio di liofilizzazione. Successivamente, la densità ottica della diluizione seriale di cultura (eseguita l'ultimo g.......

Discussione

La considerazione più importante quando la coltura di alghe è la comprensione delle esigenze specifiche dell'organismo o del gruppo di organismi. Il sistema di coltivazione qui descritto può essere utilizzato per una vasta gamma di alghe ma gli specifici fattori abiotici (temperatura, media, pH, intensità luminosa, livello di CO₂ , tasso di aerazione) della coltura di alghe devono essere adattati alle esigenze dell'organismo. Nota i parametri descritti qui sono stati utilizzati per la coltivazione di clore.......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Supplies per l'installazione di fotobioreattori airlift
1 L Bottiglie in Pyrex	Corning	16157-191	Per reattori a bottiglia, umidificatori
/2" fascetta stringitubo	Home Depot	UC953A	o equivalente
1/4" femmina luer a barb	Nordson biomedical	Nordson FTLL360-6005	1/4" ID, PP
1/4" ID, 3/8" OD autoclavabile tubo in PVC	Thermo-Nalgene	63013-244	50'1
/4" in O-ring	Grainger	1REC5	#010 O-ring in silicone medio duro, 0.239" I.D., 0.379" O.D.
1/8" Luer femmina a barb	Nordson biomedical	FTLL230-6005
1/8" ID, 1/4" OD autoclavabile Tubo in PVC	Thermo-Nalgene	63013-608	250'1
/8" maschio spinning luer a barb	Nordson biomedical	MLRL013-6005
1/8" barbiglio multiporta	Nordson biomedical	4PLL230-6005	1/8" barbiglio
1/8" NPT a barb	Nordson biomedical	18230-6005	1/8" 200 series barb
1/8" montaggio a pannello luer	Nordson biomedical	Nordson MLRLB230-6005	1/8", PP
10 galloni	Walmart	802262	Può contenere fino a 8 bioreattori a seconda del layout
Flussometro da 100-1000 ccm	Dwyer	RMA-13-SSV	Per reattori a bottiglia
da 2 piedi banco di luce fluorescente	Agrobrite	FLT24 T5
200-2500 ccm flussometro	Dwyer	RMA-14-SSV	Per la regolazione dell'aria a monte dell'umidificatore
250 mL Bottiglie Pyrex	Corning	16157-136	Per la miscelazione di gas dopo umidificatore
50-500 ccm flussometro	Dwyer	RMA-12-SSV	Per reattori a tubo di ibridazione
5-50 ccm flussometro	Dwyer	RMA-151-SSV	Per il controllo della portata di CO2
Filtri aria 0,2 & micro; m	Whatman/ Fisher	09-745-1A	Polyvent, 28 mm, 0,2 µ m, PTFE, confezione da 50
Valvole di ritegno	VWR	89094-714
Coperchi Corning per bottiglie in pyrex	VWR	89000-233	10 coperchi GL45
Tappo finale luer femmina	Nordson biomedical	Nordson FTLLP-6005	Tubi di ibridazione PP stabili femmina
	Corning	32645-030	35x300 mm, confezione da 2
timer luce	Walmart	556393626
Controdadi	Nordson biomedical	Nordson LNS-3	1/4", nylon rosso
Agitatore magnetico a basso profilo	VWR	10153-690	Agitatore magnetico a basso profilo
Tappo terminale luer maschio	Nordson biomedical	Nordson LP4-6005	Tappo maschio PP
Anello di bloccaggio luer rotante	Nordson biomedical	Nordson FSLLR-6005
Barre di agitazione - VWR lunghe		58949-040	38,1 mm, per reattori a bottiglia
Ancorette - medie	VWR	58949-034	25 mm, per tubi di iridizzazione
Forniture e reagenti per la coltura di alghe
0,2 &; m filtri	VWR	28145-491	13 mm, PTFE, per filtrare i terreni esauriti dal campionamento giornaliero di colture
Siringhe da 1 mL	Air-tite	89215-216	Per filtrare i terreni esauriti dal campionamento giornaliero di colture
Provette da 1,5 mL	VWR	87003-294	Pipette sierologiche sterili (o equivalenti)
10 mL Greiner	Bio-One	82050-482	Sterili (o equivalenti)
100 mm piastre	VWR	25384-342	100x15 mm impilabili piastre di Petri, sterili
Provette da 15 mL	Greiner Bio-One	82050-276	Sterili (o equivalente), polipropilene
2 mL Puntali per pipette sierologiche	Greiner Bio-One	82051-584	Sterile (o equivalente)
Provette da 2 mL	VWR	87003-298	Sterile (o equivalente)
Provette da 50 mL	Greiner Bio-One	82050-348	Micropiastra sterile (o equivalente) in polipropilene
a 96 pozzetti	Greiner Bio-One	89089-578	Polistirene con coperchio, fondo piatto
Anse inoccupanti	VWR	80094-478	Sterile (o equivalente)
Serbatoio e regolatore di anidride carbonica liquida	Airgas	CD-50
Forniture e reagenti per l'estrazione dei lipidi e il dosaggio dei lipidi neutri
2 mL	VWR	10158-556	Provetta in polipropilene con coperchio
Micropiastre a 96 pozzetti	Greiner Bio-One	82050-774	Polipropilene, fondo piatto
Candeggina	Walmart	550646751	Utilizzare solo candeggina normale, non candeggina detergente
Cloroformio	BDH	BDH1109-4LG
Dimetilsolfossido	BDH	BDH1115-1LP
Alcool isopropilico	BDH	BDH1133-1LP
Metanolo	BDH	BDH20864.400
Rosso Nilo	VWR	TCN0659-5G
Punte per pipette Pasteur	VWR	14673-010
Cloruro di sodio	BDH	BDH9286-500G
Olio vegetale	Walmart	9276383	Qualsiasi olio vegetale dovrebbe funzionare purché sia fresco
Perle di zirconia/silice (0,5 mm di diametro)	Prodotti Biospec	11079105z
Equipment
Bilancia analitica	Mettler-Toledo	XS205DU	Capace di almeno 4 decimali di precisione
Omogeneizzatore di perline	Omni	19-040E
Microcentrifuga da banco	Thermo	Heraeus Fresco 21 con 24x2	Incluso rotore in grado di gestire provette da 1,5 e 2 mL
Riscaldatore a blocco secco	VWR	75838-282	Incluso blocco secco per una micropiastra
Liofilizzatore	Labconco	7670520	2,5L sistema di liofilizzazione
Grande centrifuga da banco	Thermo	Heraeus Megafuge 16R Tissue	Compresi rotori in grado di gestire flaconi da 400 mL, provette da 50 mL e provette da 15 mL
Lettore di micropiastre	Molecular Devices	SpectraMax M2	In grado di leggere l'assorbanza e la fluorescenza
Miscelatore a vortice	VWR	10153-838

1multiporta acquario da