腐食性煙道ガスを用いたベンチスケール光バイオリアクターにおける微細藻類栽培とバイオマス定量

ベンチスケール、軸栽培は、その後のプロセススケールアップの前に、マイクロアルガル特性評価と生産性の最適化を容易にします。光バイオリアクターは、信頼性の高い再現性のある微細藻類実験に必要な制御を提供し、自治体や産業の燃焼放出から腐食性ガス(CO2、SO2、NO2)で微細藻類を安全に栽培できるように適応することができます。

このプロトコルは、腐食性ガスで微細藻類を栽培するために必要な光バイオリアクター装置の適応を詳述し、光バイオリアクターの安全な動作とサンプリングについて議論する。フォトバイオリアクターは、信頼性が高く、再現性のあるマイクロアルガル実験に必要な制御を提供します。このベンチスケールシステムは、模擬燃焼放出で培われた微細藻類の特性と生産性を研究するために使用できます。

この方法は、他の慎重に適合したバイオリアクターと共に用いてもよいし、他のフォトオートトロフ性微生物を培養する。この方法の視覚的なデモンストレーションは、微細藻類栽培に使用される有毒な模擬燃焼放出への人間の暴露を防ぐ複雑なプロトコルであるため、非常に重要です。まず、煙のフードが故障した場合、部屋に有毒ガスの可能な蓄積濃度をモデル化します。

各ガスに対して、米国産業衛生協会の数学モデリングスプレッドシートIH Modを使用してください。HVAC保守担当者またはHVAC技術者を構築するから、Q、部屋の供給または排気空気率を1分あたりの立方メートルで入手してください。立方メートルでの実験室の容積、Vを計算する。

Pは1つのATMで有毒ガスによって加えられる圧力の割合である理想的なガス法から適応した方程式を使用して、各タイプの有毒ガスの各タイプの汚染物質放出率、Gを1分あたりの1分あたりの有毒ガスで計算し、Qガスは1分あたりのリットル単位のガスの流量であり、Rは普遍的なガス定数であり、Tはケルビンの温度である、MW は、1 モルあたりのグラムのガスの分子量です。IH Mod スプレッドシートで生成を中止し、モデルルームのパージ アルゴリズムをモデル化するオプションを使用して、ウェルミックス ルーム モデルの各ガスの V、Q、G の値を使用して、24 時間のシミュレーション期間における各ガスの累積室ガス濃度を計算します。これらの値を露出制限と比較します。

使用中の各有毒ガス用のセンサーを備えた有毒ガス監視システムを設置します。メーカーの指示に従ってセンサーを調整します。バンプテスト頻繁に行われます。

ガスモニターは、煙のフードのすぐ外側に位置します。実験の前に、すべての人員が有毒ガス警報に対する適切な対応について指示されていることを確認してください。次に、2本の250ミリリットルの入力溶液ボトルに、通常の水酸化ナトリウム1個と通常塩酸1個ずつ100ミリリットルを調製します。

計量入力ソリューションは、ディップチューブと無菌インラインエアフィルター付きのベントチューブを備えたオートクレーブ可能なキャップボトルに保管してください。オートクレーブ可能なチューブを使用して、ディップチューブをフォトバイオリアクターの4つの入力ポートの2つに接続します。フォトビリアクターヘッドプレートに冷たい指と排気コンデンサーを挿入し、ねじ込みます。

接種口を差し込み、しっかりと所定の位置にねじ込みます。フォトバイオリアクターヘッドプレートの上の接種口のセクションにオートクレーブ可能なチューブの長さを追加します。バイオリアクターをオートクレーブする前に、オートクレーブ可能なホストクランプでチューブを締め付けます。

無菌フィルターでキャップされたチューブを未使用のフォトバイオリアクターポートに取り付けます。1.5リットルの培養培地を加えます。原子炉と関連する入力溶液を摂氏121度で30~45分間オートクレーブします。

入力溶液とポート間の直径1.6ミリメートルのオートクレーブチューブを、別々のペリスタルポンプで通します。インペラモーターをインペラシャフトに取り付け、フィッティングを締めます。照明要件に従って、バイオリアクターの外側にLEDライトパネルを対称に配置します。

20 PSI出口圧力が可能な適切なレギュレータをガスボンベに取り付けます。レギュレータの出口ホースバーブに直径6ミリメートルの内圧抵抗チューブを取り付け、ホースクランプで固定します。ホースバーブを使用してガス規制タワーガス入口に耐圧チューブのもう一方の端を、ホースクランプで固定された6ミリメートルステムクイック接続フィッティングに取り付けます。

6ミリメートルのクイック接続フィッティングを使用してガス調整塔ガス出口に3.2ミリメートルの内径チューブを接続し、出口チューブのもう一方の端をフォトバイオリアクターヘッドプレートのスパーリングリングポートに接続します。各ガスレギュレータのコンセント圧力を20 PSIに設定します。バイオリアクターインターフェースで、実験ガスの流量を設定します。

STIRR 関数を使用して、培養媒体がスパージされた気泡を同化するのに十分な速さであるインペラ回転速度を設定します。オートクレーブ処理後、フォトビオリアクターとガスボンベをウォークインフュームフード内に組み立てます。フォトビオリアクターを二次容器の中のテーブルの上に置き、独立したシリンダー・コルダーまたはシリンダー・ラックにガスボンベを置きます。

ガスの流れを始めた後、1:100希釈の食器用石鹸で満たされた洗浄ボトルを水に入れ、ガスボンベとバイオリアクターの間の接続を少量の石鹸溶液で覆います。バブリングで示されたガス漏れを確認します。マイクロアルガル実験を開始する場合は、ガスのスペアリングを開始し、接種前にpHを調整します。

調製した微小藻菌を滅菌シリンジに吸引し、注射器を接種口に取り付けたチューブに取り付け、接種チューブクランプを開き、注射器を押し下げ、注射器を落とすことによってフォトビオリアクターを接種する。ガスモニター、ガスボンベ圧力、フォトバイオリアクターを1日2回確認し、有毒ガスのレベルが上昇したり、漏れが発生したりしていないか確認してください。ヒュームフードサッシ開口部を、バイオリアクターとガスボンベレギュレータに到達できる幅に制限します。

サンプリングするときは、ガスボンベレギュレータを閉じた位置に回して、原子炉へのガス流を止めます。ヒュームフードサッシを閉じ、フードが腐食性ガスを避難させるのに5分かかります。ヘッドプレートポートを開き、滅菌血清ピペットを使用するか、接種またはサンプリングポートを介して注射器に培養液を引き出すことによって、ヒュームフード内のサンプル。

本研究では、指数相で収穫された緑色の微細藻類Scenedesmusべくのべの較正曲線をOD750測定と乾燥バイオマス濃度で確立した。バイオマス濃度は、較正曲線から計算し、Lが最大バイオマス濃度、kは指数相の相対的な急峻性、x0は曲線の中間点の時間、xは時間であるロジスティック曲線でモデル化した。模擬排煙ガスを用いた有望な予備試験では、1日当たり690ミリグラムで最大のマイクロガルバイオマス生産性率を達成し、1日当たり12%の二酸化炭素と超ゼロ空気を1日当たり510ミリグラムで上回った。

システムの正しいアセンブリは、マイクロアルガル栽培と人間の安全のための手順に最も重要です。システムはガスセンサーによって絶えず監視される必要がある。移送ラインはガスが密である必要があり、ヒュームフードは適切に使用する必要があります。

有毒ガスを含む加圧シリンダーは危険です。有毒ガス監視システムを確立した後、常にシリンダーが固定され、ヒュームフードの内部でのみ使用されていることを確認してください。