Name: 多様な微生物群集の高密度栽培のための新しいバイオリアクター (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-12-25T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 13 s
Description: 学ぶ 高密度バイオリアクターを用いた藻類微生物群集の培養法。外部分離技術を不要とし、排水処理とバイオマス生産に応用可能な画期的な手法を解説します。

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著者は、原子炉のメンテナンスとサンプル収集における彼女の支援に対して、ペンシルバニア大学のAspen Walkerに感謝したいと思います。

1.原子炉アセンブリ<ol><li> 図1の概略図によれば、原子炉コンポーネントを配置します。 <ol><li>ミキシングプレート上リアクター（R）を配置し、反応器に攪拌棒を追加します。タンクの廃液（上）ポートは実験台の端に向けられているように、撹拌プレート、反応器の横にリサイクルタンク（RT）を配置します。 </li><li>リサイクルタンク（RT）の流出流（上）ポートの下に廃棄物容器（W）を配置します。リサイクルタンク（RT）の隣に供給タンク（FT）を配置します。 注：供給タンクは、5 Lの総容量があります</li></ol></li><li>適切なサイズのスタンドとクランプで転倒に対してリアクター（R）を固定します。同様に、移動を防止するために、リサイクルタンク（RT）で固定します。 </li><li>リサイクル（ポンプA）にネオプレン蠕動ポンプチューブを挿入し、（ポンプB）ポンプヘッドを養います。追加のチューブ仕様のための材料の表を参照してください。ネジ専らとポンプドライブにポンプヘッドを取り付けますポンプドライブでDED。 </li><li>原子炉のポートとリサイクルタンクにポンプAのチューブを接続します。供給タンクとリサイクルタンクにポンプBのチューブの端を挿入します。チューブとリサイクルタンクに上部原子炉ポートを接続します。原子炉ポートでチューブにクランプを適用します。 注意：光合成コミュニティはランプによって提供人工照明から利益を得ることができます。 </li></ol>ストックソリューションの流入/供給溶液、および藻類接種の調製<ol><li>ミネラル原液を準備します。 500mlの脱イオン水で1Lのメスフラスコに以下を加える：200gの炭酸水素ナトリウム、40グラムの一塩基性リン酸カリウム、4グラムの硫酸マグネシウム、4 gで塩化第二鉄、4グラムの塩化カルシウム、1gの塩化銅、1gのコバルト六水和物、1gの塩化ニッケル六水和物、1gの硫酸亜鉛七水和物。追加の脱イオン水400ミリリットルを追加します。塩の溶解を促進するために強制的に渦巻。以下のディス塩のolution 1にL.を溶液の総体積を脱イオン水を加えます</li><li>アンモニア原液を準備します。 1Lのメスフラスコに、約900 mlの脱イオン水の中での塩化アンモニウム38.214グラムを溶解します。溶解後、千ミリリットルの全容量のアップをもたらすために、脱イオン水を加えます。 注：1 Lに希釈したストック溶液1mlは、10mgのL -1 NH 4 + -N溶液が得られます。 </li><li>硝酸原液を準備します。 1Lのメスフラスコに、約900 mlの脱イオン水に硝酸カリウム72.413グラムを溶解します。溶解後、千ミリリットルの全容量のアップをもたらすために、脱イオン水を加えます。 注： - -N溶液1Lに希釈したストック溶液1mlは、10mgのL -1 NO 3が得られます 。 </li><li>フィード/流入溶液を準備します。 2mlの希-N - 20 mgのLを含む供給溶液-1 NH 4 + -Nと20mgのL -1 NO 3を作成するにはmmoniaストック溶液と1 Lの総体積に対する硝酸ストック溶液2ml。希釈する前に、行われて溶液0.5mlミネラル溶液/ Lを追加します。原子炉を起動して、合計で流入の5リットルを準備します。 </li><li>藻類の接種を準備します。 <ol><li>このような流れや池などの藻類含有水本体から大量の水（少なくとも10 L）を収集します。藻類は24時間静かに水試料を残すことによって解決することができます。 </li><li>サンプル瓶内に集中藻類懸濁液を残して、デカントし、サンプルの上部にクリア（非含有藻類）の水を捨てます。一つの容器にサンプルの全てから藻類サスペンションを結合し、沈降およびデカンテーションの手順を繰り返します。 </li><li>濃縮試料中のバイオマスを測定します。 <ol><li> COを測定し、室温で30分間デシケーター中で冷却した後103℃に設定されたオーブンでボートO / Nを秤量紙の真空フィルター（0.45μmのMCEの真空フィルター）とアルミニウムを乾燥フィルタの質量をmbined、ボートの重量を量ります。 </li><li>真空フィルタ20濃厚藻の懸濁液1ml及びフィルタを返すとO / Nを乾燥させるためにオーブンへのボートの重量を量ります。 </li><li>フィルタの合計質量を測定し、ボートの重量を量ります。濃縮試料中のバイオマス密度を計算します。 注：研究者が収集する必要があることを水試料の総容量は、ソース水域に依存します。 </li></ol></li></ol></li></ol> 3.シーディングと原子炉の起動<ol><li>反応器に供給溶液の750ミリリットルを追加します。供給溶液500ミリリットルとリサイクルタンクを埋めます。 </li><li>静かに反応器の底部近くに藻類の1.5グラムを含む接種サスペンションを追加するために、長いピペットを使用してください。次のステップに進む前に、目視でこれを確実に、接種材料は、反応器の底に沈殿することを許可します。 </li><li>細胞が定着した後、（10 revolutioをチューブクランプを取り外し、ゆっくりと流量にポンプAをオンにしますNS分-1 / 38ミリリットル分-1）。チューブに閉じ込められた空気は、反応器内に放出されます。 注：反応器への750ミリリットルの添加は、反応器を出るからポンプによって妨害任意のバイオマスを防ぐことができます。すべての空気が追い出されたことを確認するためにチューブを絞ります。 </li><li>この溶液を反応器に注入されると、徐々に再循環タンクに供給溶液を加えます。原子炉とリサイクルタンクの両方がトップポートを介して循環タンクを終了する能力と廃液が開始になるまで追加を続けます。 注：供給溶液の体積は、反応器に添加し接種の量に応じて変化する再循環タンクへ添加します。 </li><li>飼料タンクに残った供給溶液を注ぎます。 </li><li>分72.5ミリリットルのリサイクル流量を確立し、-1分19回転に循環ポンプ（ポンプA）を設定-1。藻類を守って反応器の底部からロフトを開始します。原子炉のグラデーションを使用して、藻類の双方向を決定omassゾーンの高さ。高さは、次のステップに進む前に一定であることを確認してください。 </li><li>非常に低速でミキシングプレートをオンにします。 1または2の設定が開始することが適切です。混合バーはさらに、バイオマスをロフティングを支援しますが、積極的な混合は、原子炉を残してリサイクルタンクを入力し、流​​出液中に残すために藻が発生します。原子炉（ 図2A）内の明確な藻類の境界を確立するために必要な設定で混合速度設定します。藻類バイオマスゾーンは高さが約10〜15 cmである必要があります。 </li><li>藻類プラグと原子炉流体との間の明確な境界を観察した後、供給ポンプを起動します。分1.5ミリリットルの流量を確立し、-1分25回転にポンプを設定-1。着信流入ストリームに起因する重力や位置ずれに原子炉流体出口に廃液ポートを確認します。 </li></ol> 4.サンプルの収集と分析<ol><li>サンプル収集活動のPRIを実行しまたは反応器システムのメンテナンスを実行します。毎日の流出と流入サンプルの20ミリリットルを収集します。リサイクルタンク内からの流出物のサンプルを収集します。供給タンクから直接流入サンプルを収集します。 </li><li>貯蔵前と分析に懸濁物質を除去するための真空フィルタサンプル。 </li><li>さらなる分析まで-20℃で流入、流出液のサンプルを保管してください。制限の凍結融解サイクルのサンプル数は、にさらされます。必要に応じて、サンプルは、サンプルの完全性を維持するためにアリコートに分割することができます。 </li><li>標準的な技術17を用いて硝酸塩、亜硝酸塩、アンモニアのサンプルの分析を行います。 注意：イオンクロマトグラフィー（IC）を利用著者らは、本明細書に提示される結果を生成します。仕様のための材料の表を参照してください。 </li></ol>

<ol><li>Sales, C. M., Shieh, W. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Performance+of+an+aerobic%2Fanaerobic+hybrid+bioreactor+under+the+nitrogen+deficient+and+low+F%2FM+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Res%22%5BJournal%5D)">Performance of an aerobic/anaerobic hybrid bioreactor under the nitrogen deficient and low F/M conditions.</a> Water Res. 40 (7), 1442-1448 (2006).</li>
<li>Nootong, K. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Performance+and+kinetic+evaluations+of+a+novel+bioreactor+system+in+the+low-oxygen%2Flow-fluid+shear+reaction+environments%22">Performance and kinetic evaluations of a novel bioreactor system in the low-oxygen/low-fluid shear reaction environments</a>. , University of Pennsylvania. 3225514(2006).</li>
<li>Nootong, K., Shieh, W. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+an+upflow+bioreactor+system+for+nitrogen+removal+via+autotrophic+nitrification+and+denitrification%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresour+Technol%22%5BJournal%5D)">Analysis of an upflow bioreactor system for nitrogen removal via autotrophic nitrification and denitrification.</a> Bioresour Technol. 99 (14), 6292-6298 (2008).</li>
<li>Ramanathan, G., Sales, C. M., Shieh, W. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+autotrophic+denitrification+and+nitrification+in+a+low-oxygen+reaction+environment%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Sci+Technol%22%5BJournal%5D)">Simultaneous autotrophic denitrification and nitrification in a low-oxygen reaction environment.</a> Water Sci Technol. 70 (4), 729-735 (2014).</li>
<li>Rittmann, B. E., McCarty, P. L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aRittmann%2C+BE+%22Environmental+Biotechnology%3A+Principles+and+Applications%22">Environmental Biotechnology: Principles and Applications</a>. , McGraw-Hill Higher Education. (2001).</li>
<li>Tchobanoglous, G., Burton, F. L., Stensel, H. D. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aTchobanoglous%2C+G+%22Wastewater+Engineering%3A+Treatment+and+Reuse%22">Wastewater Engineering: Treatment and Reuse</a>. , 4th edn, McGraw-Hill Science/Engineering/Math. (2002).</li>
<li>Palm, J. C., Jenkins, D., Parker, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Relationship+between+Organic+Loading%2C+Dissolved-Oxygen+Concentration+and+Sludge+Settleability+in+the+Completely-Mixed+Activated-Sludge+Process%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+Water+Pollution+Control+Federation%22%5BJournal%5D)">Relationship between Organic Loading, Dissolved-Oxygen Concentration and Sludge Settleability in the Completely-Mixed Activated-Sludge Process.</a> Journal Water Pollution Control Federation. 52 (10), 2484-2506 (1980).</li>
<li>Jenkins, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Towards+a+Comprehensive+Model+of+Activated-Sludge+Bulking+and+Foaming%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Towards a Comprehensive Model of Activated-Sludge Bulking and Foaming.</a> Water Science and Technology. 25 (6), 215-230 (1992).</li>
<li>Shieh, W., Keenan, J. Ch. 5 Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aShieh%2C+W+%22Bioproducts%22">Bioproducts</a>. 33, Springer. Berlin Heidelberg. 131-169 (1986).</li>
<li>Shieh, W. K., Li, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Performance+and+Kinetics+of+Aerated+Fluidized-Bed+Biofilm+Reactor%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Environmental+Engineering-Asce%22%5BJournal%5D)">Performance and Kinetics of Aerated Fluidized-Bed Biofilm Reactor.</a> Journal of Environmental Engineering-Asce. 115 (1), 65-79 (1989).</li>
<li>Alvarez-Vazquez, H., Jefferson, B., Judd, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Membrane+bioreactors+vs+conventional+biological+treatment+of+landfill+leachate%3A+a+brief+review%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Chemical+Technology+%26+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">Membrane bioreactors vs conventional biological treatment of landfill leachate: a brief review.</a> Journal of Chemical Technology & Biotechnology. 79 (10), 1043-1049 (2004).</li>
<li>Fenu, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Activated+sludge+model+%28ASM%29+based+modelling+of+membrane+bioreactor+%28MBR%29+processes%3A+a+critical+review+with+special+regard+to+MBR+specificities%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Res%22%5BJournal%5D)">Activated sludge model (ASM) based modelling of membrane bioreactor (MBR) processes: a critical review with special regard to MBR specificities.</a> Water Res. 44 (15), 4272-4294 (2010).</li>
<li>Liu, Y., Tay, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+essential+role+of+hydrodynamic+shear+force+in+the+formation+of+biofilm+and+granular+sludge%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Res%22%5BJournal%5D)">The essential role of hydrodynamic shear force in the formation of biofilm and granular sludge.</a> Water Res. 36 (7), 1653-1665 (2002).</li>
<li>Chudoba, J., Grau, P., Ottová, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Control+of+activated-sludge+filamentous+bulking-II.+Selection+of+microorganisms+by+means+of+a+selector%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Research%22%5BJournal%5D)">Control of activated-sludge filamentous bulking-II. Selection of microorganisms by means of a selector.</a> Water Research. 7 (10), 1389-1406 (1973).</li>
<li>Christenson, L., Sims, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Production+and+harvesting+of+microalgae+for+wastewater+treatment%2C+biofuels%2C+and+bioproducts%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol+Adv%22%5BJournal%5D)">Production and harvesting of microalgae for wastewater treatment, biofuels, and bioproducts.</a> Biotechnol Adv. 29 (6), 686-702 (2011).</li>
<li>Henderson, R., Parsons, S. A., Jefferson, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+impact+of+algal+properties+and+pre-oxidation+on+solid-liquid+separation+of+algae%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Res%22%5BJournal%5D)">The impact of algal properties and pre-oxidation on solid-liquid separation of algae.</a> Water Res. 42 (8-9), 8-9 (2008).</li>
<li>Jackson, P. E. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aJackson%2C+PE+%22Encyclopedia+of+Analytical+Chemistry%22">Encyclopedia of Analytical Chemistry</a>. Meyers, R. A. , John Wiley & Sons. Chichester UK. (2000).</li>
<li>Wilkinson, G. N., Rogers, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Symbolic+descriptions+of+factorial+models+for+analysis+of+variance%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Statistics%22%5BJournal%5D)">Symbolic descriptions of factorial models for analysis of variance.</a> Applied Statistics. 22, 392-399 (1973).</li>
<li>Chambers, J. M. Ch. 4. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aChambers%2C+JM+%22Statistical+Models+in+S%22">Statistical Models in S</a>. Chambers, J. M., Hastie, T. J. , Wadsworth & Brooks/Cole. (1992).</li>
<li>R Core Team. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22R%3A+A+Language+and+Environment+for+Statistical+Computing%22">R: A Language and Environment for Statistical Computing</a>. , R Foundation for Statistical Computing. Vienna, Austria. (2015).</li>
<li>Ramanathan, G., Sales, C. M., Shieh, W. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Apendix%3ASimultaneous+autotrophic+denitrification+and+nitrification+in+a+low-oxygen+reaction+environment%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Science+%26+Technology%22%5BJournal%5D)">Apendix:Simultaneous autotrophic denitrification and nitrification in a low-oxygen reaction environment.</a> Water Science & Technology. 70 (4), 729-735 (2014).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Wastewater+Management+Fact+Sheet+-+Energy+Conservation%22">Wastewater Management Fact Sheet - Energy Conservation</a>. 832F06024, Environmental Protection Agency. Washington, DC. 1-7 (2006).</li>
<li>Curtis, T. P. Ch 13. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCurtis%2C+TP+%22Environmental+Biotechnology%22">Environmental Biotechnology</a>. Mitchell, R., Gu, J. D. , Wiley-Blackwell. (2010).</li>
<li>Asada, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((THE+WATER-WATER+CYCLE+IN+CHLOROPLASTS%3A+Scavenging+of+Active+Oxygens+and+Dissipation+of+Excess+Photons%5BTitle%5D)+AND+%22Annu+Rev+Plant+Physiol+Plant+Mol+Biol%22%5BJournal%5D)">THE WATER-WATER CYCLE IN CHLOROPLASTS: Scavenging of Active Oxygens and Dissipation of Excess Photons.</a> Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol. 50, 601-639 (1999).</li>
<li>Mullineaux, P., Karpinski, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Signal+transduction+in+response+to+excess+light%3A+getting+out+of+the+chloroplast%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Opin+Plant+Biol%22%5BJournal%5D)">Signal transduction in response to excess light: getting out of the chloroplast.</a> Curr Opin Plant Biol. 5 (1), 43-48 (2002).</li>
<li>Mallick, N., Mohn, F. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reactive+oxygen+species%3A+response+of+algal+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Plant+Physiology%22%5BJournal%5D)">Reactive oxygen species: response of algal cells.</a> Journal of Plant Physiology. 157 (2), 183-193 (2000).</li>
<li>Fridovich, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oxygen+toxicity%3A+a+radical+explanation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Exp+Biol%22%5BJournal%5D)">Oxygen toxicity: a radical explanation.</a> J Exp Biol. 201 ((Pt 8)), 1203-1209 (1998).</li>
<li>Doyle, S. M., Diamond, M., McCabe, P. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chloroplast+and+reactive+oxygen+species+involvement+in+apoptotic-like+programmed+cell+death+in+Arabidopsis+suspension+cultures%5BTitle%5D)+AND+%22J+Exp+Bot%22%5BJournal%5D)">Chloroplast and reactive oxygen species involvement in apoptotic-like programmed cell death in Arabidopsis suspension cultures.</a> J Exp Bot. 61 (2), 473-482 (2010).</li>
<li>Eisma, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Suspended-matter+particle+size+in+some+West-European+estuaries%3B+part+II%3A+A+review+on+floc+formation+and+break-up%5BTitle%5D)+AND+%22Netherlands+Journal+of+Sea+Research%22%5BJournal%5D)">Suspended-matter particle size in some West-European estuaries; part II: A review on floc formation and break-up.</a> Netherlands Journal of Sea Research. 28 (3), 215-220 (1991).</li>
<li>Thomas, D. N., Judd, S. J., Fawcett, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flocculation+modelling%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Research%22%5BJournal%5D)">Flocculation modelling: A review.</a> Water Research. 33 (7), 1579-1592 (1999).</li>
<li>Harris, R. H., Mitchell, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+polymers+in+microbial+aggregation%5BTitle%5D)+AND+%22Annu+Rev+Microbiol%22%5BJournal%5D)">The role of polymers in microbial aggregation.</a> Annu Rev Microbiol. 27, 27-50 (1973).</li>
<li>Raszka, A., Chorvatova, M., Wanner, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+and+significance+of+extracellular+polymers+in+activated+sludge%5BTitle%5D)+AND+%22Part+I%3A+Literature+review.+Acta+Hydrochimica+Et+Hydrobiologica%22%5BJournal%5D)">The role and significance of extracellular polymers in activated sludge.</a> Part I: Literature review. Acta Hydrochimica Et Hydrobiologica. 34 (5), 411-424 (2006).</li>
<li>Lakaniemi, A. M., Intihar, V. M., Tuovinen, O. H., Puhakka, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Growth+of+Dunaliella+tertiolecta+and+associated+bacteria+in+photobioreactors%5BTitle%5D)+AND+%22J+Ind+Microbiol+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Growth of Dunaliella tertiolecta and associated bacteria in photobioreactors.</a> J Ind Microbiol Biotechnol. 39 (9), 1357-1365 (2012).</li>
<li>Lakaniemi, A. M., Intihar, V. M., Tuovinen, O. H., Puhakka, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Growth+of+Chlorella+vulgaris+and+associated+bacteria+in+photobioreactors%5BTitle%5D)+AND+%22Microb+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Growth of Chlorella vulgaris and associated bacteria in photobioreactors.</a> Microb Biotechnol. 5 (1), 69-78 (2012).</li>
<li>Natrah, F. M. I., Bossier, P., Sorgeloos, P., Yusoff, F. M., Defoirdt, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Significance+of+microalgal-bacterial+interactions+for+aquaculture%5BTitle%5D)+AND+%22Reviews+in+Aquaculture%22%5BJournal%5D)">Significance of microalgal-bacterial interactions for aquaculture.</a> Reviews in Aquaculture. 6 (1), 48-61 (2014).</li>
<li>Dittami, S. M., Eveillard, D., Tonon, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+metabolic+approach+to+study+algal-bacterial+interactions+in+changing+environments%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Ecol%22%5BJournal%5D)">A metabolic approach to study algal-bacterial interactions in changing environments.</a> Mol Ecol. 23 (7), 1656-1660 (2014).</li>
<li>Watanabe, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Symbiotic+association+in+Chlorella+culture%5BTitle%5D)+AND+%22FEMS+Microbiol+Ecol%22%5BJournal%5D)">Symbiotic association in Chlorella culture.</a> FEMS Microbiol Ecol. 51 (2), 187-196 (2005).</li>
<li>Burke, C., Thomas, T., Lewis, M., Steinberg, P., Kjelleberg, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Composition%2C+uniqueness+and+variability+of+the+epiphytic+bacterial+community+of+the+green+alga+Ulva+australis%5BTitle%5D)+AND+%22ISME+J%22%5BJournal%5D)">Composition, uniqueness and variability of the epiphytic bacterial community of the green alga Ulva australis.</a> ISME J. 5 (4), 590-600 (2011).</li>
<li>Krohn-Molt, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metagenome+survey+of+a+multispecies+and+alga-associated+biofilm+revealed+key+elements+of+bacterial-algal+interactions+in+photobioreactors%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Environ+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Metagenome survey of a multispecies and alga-associated biofilm revealed key elements of bacterial-algal interactions in photobioreactors.</a> Appl Environ Microbiol. 79 (20), 6196-6206 (2013).</li>
<li>Cooper, E. D., Bentlage, B., Gibbons, T. R., Bachvaroff, T. R., Delwiche, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metatranscriptome+profiling+of+a+harmful+algal+bloom%5BTitle%5D)+AND+%22Harmful+Algae%22%5BJournal%5D)">Metatranscriptome profiling of a harmful algal bloom.</a> Harmful Algae. 37, 75-83 (2014).</li>
</ol>

著者らは開示するものは何もなく、競合する金銭的利益がないと宣言している。

このセクションでは、可能な運用上の問題に対処するだけでなく、異なる微生物群集を使用するために必要なプロトコルの変化の議論で開始します。この反応器の設計の長所は、反応器内の酸素フラックス及び高密度フロックの形成制御を管理する能力を含めて、説明されます。現在の課題や調査の可能な手段も言及されます。 プロトコルニュアンスとバリエーション 文化の異なる種類の栽培のためのHDBRsの動作が調査中の種を依存し、運用プロトコルのわずかな変化を必要とします。十分な混合および藻類バイオマスゾーンの拡大が点灯し、光合成を可能にするために、すべてのフロックの露出を高めるために必要とされています。反応器内の藻類バイオマスの懸濁液は、反応器のリサイクル率の組み合わせと混合棒速度で駆動されます。ケア動作特性を選択する際に注意しなければなりません両方の、原子炉容器を離れる任意のバイオマスがリサイクルタンクの上部ポートを介して流出物中に失われることがありますように、生物学的に活性な藻類バイオマスゾーン、反応器の上部のポートとの間に適切な距離があるように。バイオマスは、廃液に残さが観...

地方自治体の廃水は、一般的に浮遊物質（SS）、生物学的酸素要求量（BOD）、有機および無機窒素、及びリン含量5,6を低減するために、活性汚泥プロセスで処理されます。活性汚泥法、二次廃水処理の手段は、入ってくる廃水リサイクル従属栄養微生物の混合液を充填した曝気槽中の有機炭素の酸化を伴う5-7（一般的に、活性汚泥と呼ばれます）。混合液は、その後明らかにし、下水処理水が中に放出される前に、三次処理や消毒に続けることができますが、汚泥は、曝気槽に配置されたか、再循環することのいずれかに、より簡単に収集するために落ち着く比較的大きな清澄（沈殿槽）に入り、受信水域5-7。二次清澄における下水処理水と固形物（汚泥）の効率的な分離があったの適切な機能のために不可欠ですtewater処理システム、任意の活性汚泥が排出物5-8の BODとSSを増加させる清澄を超えて継続しました。 代替生物学的プロセスの数が減少または（バイオフィルム）成長添付リアクター、メンブレンバイオリアクター（MBRの）、および粒状汚泥リアクターを含む大規模な明確タンクの必要性を排除する、廃水の二次処理のために存在します。バイオフィルムリアクターでは、骨材自然微生物および固体表面上の層として添付しているバイオフィルムの形成は、明確にタンクを必要とせずに、バイオマスの保存・蓄積することができます。バイオリアクターは、3種類に分類することができる：充填床反応器、流動床反応器、および生物接触器を回転させます。このようしたたるフィルタおよび生物学的塔として充填床反応器は、固定固体成長表面5,6を利用します。流動床反応器（高速炉）は、粒子への微生物の付着に依存しますこのような高い上昇流速度9,10によって懸濁液中に保持される砂、粒状活性炭（GAC）、またはガラスビーズ、など。回転の生物学的反応器は、バイオフィルムが交互に空気と5,6を治療されている液体にさらされることを可能にする回転軸に取り付けられたメディア上に形成されたバイオフィルムによって異なります。 MBRのは、バイオリアクター（水没設定）内または外部再循環（サイドストリーム構成）5,11のいずれかを介して、膜ろ過ユニットを使用しています。膜は、処理液11,12からバイオマスおよび固体粒子の良好な分離を達成するのに役立ちます。グラニュール汚泥反応器は、それらが高い空塔上昇流速度13にさらされているときに、微生物の非常に緻密でよくセトリング顆粒の形成が発生する上昇流反応装置です。 活性汚泥プロセスの別の代替として、今高密度バイオリアクター（HDBR）と呼ばれる新規な上向流反応器システムは、designeましたDと貧しい沈降スラッジの発生を引き起こすことが知られている低F / Mの条件で合成廃棄物の流れ（ すなわち 、増量汚泥）1,7,14から活性汚泥によりCOD除去を研究するために販売および（2006）Shiehによって建てられました。利用HDBRシステムは、典型的には、上向流反応器および外部循環タンクから成る流動床反応器を修正しました。バイオフィルムで覆われた基板が保持されるように、流動床反応器は、典型的には、十分に懸濁し、バイオフィルムの成長基体を維持するのに十分高いが、低再循環流の流量で作動されます。流動床反応器とは異なり、HDBRはセールスに記載されており、（2006）Shiehは、外部通気とともに、 反応器1内に形成されたバイオマスゾーンの破壊を防止し、比較的低い再循環流の流速を使用していました。その後の研究では、正常に硝化/脱窒細菌に3,4を用いて、窒素フラックスの範囲を治療するために、この反応器設計の能力を実証しています。すべてのスタッドでHDBR内で安定、高密度のバイオマスゾーンの形成が外部凝集/沈降プロセス1-4の必要性を排除IES。 私たちがここで報告したように、高密度の文化を成長させるHDBRの使用はまた、藻類の培養のための光バイオリアクター（PBR）の構成でテストされています。私たちは、藻類栽培とバイオマス収穫（ すなわち 、良好な固液分離15,16）に関連した藻類バイオ燃料の実用化の大きなハードルを克服するために、その可能性のためにこの新規原子炉システムの利点と欠点について説明します。以下のプロトコルは、起動時からのサンプル、組み立て、および関心の微生物群集としての藻類とHDBRを維持するために必要な手順を説明します。従属と硝化/脱窒文化の起動と操作プロトコルの変化も言及されます。最後に、一般的な利点、欠点、およびこの新規原子炉の設計の未知数が強調表示されます。

<table><tbody><tr><td>エアレーションストーン</td><td>Alita</td><td>AS-3015C</td><td></td></tr><tr><td>エアレーター</td><td>トップフィン</td><td>Air-1000</td><td></td></tr><tr><td>塩化アンモニウム</td><td>Sigma Aldrich</td><td>A9434</td><td></td></tr><tr><td>陰イオン分析カラム</td><td>Shodex</td><td>IC SI-52 4E</td><td></td></tr><tr><td>ビーカー (600 ml)</td><td>Corning Pyrex</td><td>1000-600</td><td>撹拌槽(MV)として使用されます。底部にホースバーブを追加し、500mlのレベルにします。ホースバーブの外径3/8インチ。</td></tr><tr><td>塩化カルシウム</td><td>Sigma Aldrich</td><td>C5670</td><td></td></tr><tr><td>陽イオン分析カラム</td><td>Shodex</td><td>IC YS-50</td><td></td></tr><tr><td>塩化コバルト六水和物</td><td>Sigma Aldrich</td><td>C8661</td><td></td></tr><tr><td>塩化銅</td><td>Sigma Aldrich</td><td>222011</td><td></td></tr><tr><td>塩化第二鉄</td><td>Sigma Aldrich</td><td>157740</td><td></td></tr><tr><td>フィルター(真空)</td><td>フィッシャーブランド</td><td>09-719-2E</td><td>0.45 &#956;mメンブレンフィルター、MCE、47&nbsp;mm径</td></tr><tr><td>メスシリンダー(1,000ml)</td><td>コーニングパイレックス</td><td>3025-1L</td><td>リアクター容器(R)として使用します。底部にホースバーブ、500ml、および1Lレベルを追加します。ホースバーブの外径3/8インチ。</td></tr><tr><td>HPLC/IC</td><td>島津</td>製作所 プロ<td>ミネンス</td><td></td></tr><tr><td>硫酸マグネシウム</td><td>Sigma Aldrich</td><td>M2643</td><td></td></tr><tr><td>Masterflex L/S 可変速駆動</td><td>Masterflex</td><td>07553-50</td><td>リサイクルポンプ・供給ポンプ用駆動 (2台必要)</td></tr><tr><td>塩化ニッケル六水和物</td><td>Sigma Aldrich</td><td>N6136</td><td></td></tr><tr><td>硝酸カリウム</td><td>Sigma Aldrich</td><td>P8291</td><td></td></tr><tr><td>(モノベーシック) リン酸カリウム</td><td>シグマ アルドリッチ</td><td>P5655</td><td></td></tr><tr><td>ポンプヘッド</td><td>マスターフレックス</td><td>07018-20</td><td>リサイクルポンプ</td></tr><tr><td>ヘッド</td><td>マスターフレックス</td><td>07013-20</td><td>フィードポンプヘッド</td></tr><tr><td>ポンプチューブ</td><td>マスターフレックス</td><td>6404-18</td><td>リサイクルポンプチューブ</td></tr><tr><td>ポンプ</td>チューブ <td>マスターフレックス</td><td>6404-13</td><td>フィードポンプチューブ</td></tr><tr><td>ナトリウム重炭酸</td><td>塩Σ Aldrich</td><td>S5761</td><td></td></tr><tr><td>硫酸亜鉛七水和物</td><td>Σ Aldrich</td><td>Z0251</td><td></td></tr></tbody></table>

多様な微生物群集の高密度栽培のための新しいバイオリアクター

A Novel Bioreactor for High Density Cultivation of Diverse Microbial Communities

高密度バイオリアクター(HDBR)と名付けられた新しいリアクターデザインが、高密度微生物群集の培養と研究のために提示されています。過去の研究では、従属栄養細菌と化学独立栄養細菌によるCOD1と窒素種2-4の除去に対する反応器の性能が評価されています。HDBR設計により、外部の凝集/沈降プロセスが不要になり、低浮遊物質を含む廃液が得られます。この研究では、HDBRを光バイオリアクター(PBR)として適用し、藻類ベースの光合成微生物群集の窒素除去特性を特徴付けます。このHDBR設計で以前に報告したように、反応器の生物学的に活性な部分とリサイクル反応器の流体との間に明確な線引きで安定したバイオマスゾーンが確立され、その結果、浮遊固形廃液が少なくなりました。HDBRの藻類群集は、流入中の全窒素種の18.4%を除去することが観察されました。飼料中のNH4+およびNO3-濃度を変化させることは、NH4+の除去に影響を与えませんでした(それぞれn = 44、p = 0.993およびn = 44、p = 0.610)一方、NH4 +飼料濃度はNO3-除去(n = 44、p = 0.000)と負の相関があることがわかりました。NO3-飼料濃度はNO3-と正の相関があることがわかりました除去 (n=44, p=0.000)。NH4+の一貫した除去と、高NH4+フラックスでの酸化窒素種の蓄積は、微生物群集内にアンモニアおよび亜硝酸塩酸化細菌が存在することを示しています。

40 mgの-NL -1で供給物中の全窒 ​​素含有量を維持しながらHDBRは、流入アンモニアと硝酸塩濃度のいくつかの比率の上に藻類を育成するために使用されました。流入、流出液のサンプルを毎日採取しました。バイオマス濃度試料を各条件の開始時と終了時に採取しました。反応器は、条件を変更した後に定常状態の平衡に到達するのに平均3-5日かかりました。流入条件の広い範囲にわたって異なるバイオマスゾーンは、以前の研究で観察された（ 図2）のように、確立されました。 HDBRにおける藻類培養物は、飼料（N = 44）中の全窒素種の18.4％の平均値を除去することが見出されました。バイオマスゾーン内では、総藻類バイオマスとバイオマス密度は、この研究の過程で一致しました。 NH 4 +とNO 3の除去- NH 4 +およびNO 3に対してプロットされている- FE<...

高密度バイオリアクター(HDBR)と名付けられた新しいリアクターデザインが、高密度微生物群集の培養と研究のために提示されています。ここでは、HDBRをフォトバイオリアクター(PBR)構成で適用し、高密度の混合藻類群集による窒素代謝の研究に成功しています。

A novel reactor design, coined a high density bioreactor (HDBR), is presented for the cultivation and study of high density microbial communities. Past ...

このバイオリアクターの設計および実験の全体的な目的は、廃水の効果的な処理に向けて、新しいバイオリアクター内で高密度の混合光合成コミュニティを培養することを実証することです。この手法は、廃水ストリームを浄化するための藻類バイオリアクターの設計および運用方法や、藻類バイオマスの培養方法といった重要な課題を解決するために利用できます。本手法の主な利点は、外部の分離手法を用いることなく、高密度の藻類バイオマスを培養できることです。このアプリケーションの着想は、この高密度バイオリアクターシステムが、廃水中の有機化合物の処理における活性汚泥からの従属栄養細菌の増殖や、窒素含有廃水汚染物質であるアンモニアの処理における自栄養的な硝化菌および脱窒菌の増殖に非常に有効であることに気づいた時に得られました。この手順を実演するのは、ドレクセル大学のA-B-S-M-S学生であり、私の研究室の共同研修生および技術者でもあるThomas Thompsonです。まず、リアクターをミキシングプレートの上に置き、リアクターにスターバーを加えます。リサイクルタンクをスタープレートとリアクターの横に配置し、タンクの流出ポートが実験台の端に向くようにします。リサイクルタンクの流出ポートの下に廃液容器を置きます。次に、リサイクルタンクの隣にフィードタンクを配置します。適切なサイズのスタンドとクランプを使用して、リアクターが転倒しないように固定します。リサイクルポンプおよびフィードポンプのヘッドにネオプレン製ペリスタポンプチューブを挿入します。ポンプドライブに付属のネジを使用して、ポンプヘッドをポンプドライブに取り付けます。次に、ポンプAのチューブをリアクターとリサイクルタンクのポートに接続します。ポンプBのチューブの端をフィードタンクとリサイクルタンクに挿入します。リアクター上部のポートをチューブでリサイクルタンクに接続します。最後に、リアクターポートにあるチューブにクランプを装着します。リアクターを始動させるため、流入液または供給液を5リットル準備します。まず、調製する溶液1リットルあたり0.5ミリリットルのミネラル溶液を加えます。次に、アンモニアストック溶液2 mLと硝酸ストック溶液2 mLを、全量1 Lになるように希釈します。 reactorに供給液750 mLを添加します。リサイクルタンクに供給液500 mLを満たします。長いピペットを使用して、1.5 gの藻類を含む接種懸濁液をリアクターの底部付近にゆっくりと加えます。次のステップに進む前に、接種液がリアクターの底部に沈降したことを目視で確認してください。エアレーションストーンをリサイクルタンクに入れ、電源を入れます。細胞が沈降した後、チューブクランプを取り外し、ポンプAを低流量で起動します。ポンプ駆動ユニットのコントロールを使用して、溶液

a-novel-bioreactor-for-high-density-cultivation-diverse-microbial

Research

JoVE Journal

Bioengineering

バイオエンジニアリング（生体工学）

出典:ヘメリッヒ、J.ら。自動マイクロバイオリアクター技術を用いた異質タンパク質生産の最適化プロトコル。J. Vis.

自動マイクロバイオリアクターを用いた異なる培地製剤における細菌増殖のモニタリング

このプロトコルでは、原核微生物のシングルセル分析のためのマイクロ流体ピコリットルバイオリアクター(PLBR)の製作、セットアップ、および基本的な操作が紹介されています。工業的に関連性のある微生物を原理の証明として分析し、従来の方法では不可能だった特定の期間の成長率、形態、表現型の不均一性についての洞察を可能にしました。...

微生物シングルセル解析のためのマイクロ流体ピコリットルバイオリアクター:作製、システムセットアップ、操作

発酵槽は、生物工学、細胞の培養の収率および生産性を高めるために使用される。振盪フラスコ内で複数の微生物または動物細胞培養候補をスクリーニングした後、次の論理ステップは、選択された発酵槽培養物のバイオマスを増加させることである。このビデオでは、一般的なベンチトップ型バイオリアクターシステムのセットアップと操作を示しています。...

ベンチトップリアクターの操作

空気圧式バイオリアクターを使用して、哺乳類細胞の増殖のためのこの使い捨てバイオリアクターシステムの組み立て、操作、および性能を実証します。...

使い捨て空気圧バイオリアクターシステムを使用して、哺乳動物細胞の培養

本稿では、微生物培養メディアのオーダーメイド設計のための一般的なアプローチについて説明します。技術を組み合わせることクリギングを用いた実験設計および microbioreactor...

自動 Microbioreactor 技術を用いた異種タンパク質生産の最適化のための汎用プロトコル

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ここでは、自動マイクロバイオリアクターで実験計画を実行し、その後にプロテインAカラムを用いた細胞収穫およびタンパク質定量を行う詳細な手順を提示する。...

中国ハムスター卵巣細胞培養におけるハイスループット自動マイクロバイオリアクターを用いたプロセス最適化

この論文の焦点は、環境から獲得した気難しい嫌気性微生物の培地を作るためのベストプラクティスを詳述することです。これらの方法は、嫌気性培養の管理に役立ち、とらえどころのない未培養微生物である「微生物暗黒物質」の増殖をサポートするために適用できます。...

環境的に獲得した嫌気性微生物を培養するための In Situ 情報に基づく模擬培地フォーマットのセット

このプロトコルは、嫌気性条件下での複雑な糞便群集の連続フロー培養に利用されるミニバイオリアクターアレイの組み立てを詳述しています。また、さらなる分析のために、反応器の組み立て、接種、およびサンプリングの方法についても説明します。...

複雑な糞便群集の連続培養のためのバイオリアクターアセンブリ

ミニバイオリアクターアレイ(MBRA)は、複雑な微生物群集の培養を可能にするハイスループットでカスタマイズ可能な連続フロー培養システムであり、マイクロバイオームのダイナミクス、治療的相互作用、および環境要因に対する微生物の反応を研究するための並行実験をサポートします。...

ミニバイオリアクターアレイ(MBRA)の組み立てと使用のためのプロトコルの更新

学ぶ 高密度バイオリアクターを用いた藻類微生物群集の培養法。外部分離技術を不要とし、排水処理とバイオマス生産に応用可能な画期的な手法を解説します。

多様な微生物群集の高密度栽培のための新しいバイオリアクター

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