Name: A Novel Bioreactor voor High Density Teelt van Diverse microbiële gemeenschappen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-12-25T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 13 s
Description: Ontdek een nieuwe high density bioreactor voor het kweken van dichte algenbiomassa zonder externe scheiding. Deze methode behandelt effectief stikstofhoudend afvalwater en ondersteunt duurzame biotechnologische toepassingen.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

De auteurs willen Aspen Walker van de Universiteit van Pennsylvania bedanken voor haar hulp bij het onderhoud van de reactor en het verzamelen van monsters.

1. Reactor Vergadering <ol><li> Rangschik de reactor componenten volgens het schema in figuur 1. <ol><li> Plaats de reactor (R) op een mengplaat, voeg een roerstaaf aan de reactor. Plaats de recirculatietank (RT) naast de roerplaat en de reactor zodat de effluent (top) van de cilinder, is gericht op de rand van de labtafel. </li><li> Plaats de afvalcontainer (W) onder het effluent (top) poort van de recycle tank (RT). Plaats de toevoer tank (FT) naast de recycle tank (RT). Opmerking: Het voer tank heeft een totale capaciteit van 5 L. </li></ol></li><li> Bevestig de reactor (R) tegen kantelen met een geschikt formaat staan ​​en klem. Ook zet de recycle tank (RT) om beweging te voorkomen. </li><li> Plaats neopreen peristaltische pomp slang in de recycle (Pump A) en diervoeders (Pomp B) pompkoppen. Raadpleeg de tabel Materialen voor extra buizen specificaties. Installeer de pomp hoofden op de pomp drives met de schroeven provided met de pomp stations. </li><li> Sluit Pomp A&#39;s slang aan op de poorten van de reactor en de recycle tank. Steek het uiteinde van de pomp B&#39;s slang in de toevoer tank en de recycle tank. Sluit de top reactor poort naar de recycle tank met slang. Breng klemmen om de slang in de reactor poorten. Opmerking: Photosynthetic gemeenschappen kunnen profiteren van kunstmatige verlichting door lampen. </li></ol> 2. Voorbereiding van de Stock Solutions, Influent / Feed Solutions, en algen Inoculant <ol><li> Bereid de minerale voorraad oplossing. Voeg de volgende een 1 L maatkolf met 500 ml gedeïoniseerd water: 200 g natriumbicarbonaat, 40 g monobasisch kaliumfosfaat, 4 g magnesiumsulfaat, 4 g ferrichloride, 4 g calciumchloride, 1 g koperchloride, 1 g kobalt chloride hexahydraat, 1 g nikkel- chloride-hexahydraat, 1 g zinksulfaat heptahydraat. Voeg een extra 400 ml gedeïoniseerd water. Wervelen krachtig tot ontbinding van zouten aan te moedigen. Volgende DissPLOSSING van zouten, voeg gedeïoniseerd water om het totale volume van de oplossing tot 1 L. brengen </li><li> Bereid de ammoniak voorraad oplossing. In een 1 L maatkolf 38,214 g ammonium- chloride in ongeveer 900 ml gedeïoniseerd water. Na oplossing voeg gedeïoniseerd water om het totale volume op 1000 ml te brengen. Opmerking: 1 ml van de oplossing verdund tot 1 liter levert een 10 mg L -1 NH4 + -N-oplossing. </li><li> Bereid de nitraat voorraad oplossing. In een 1 L maatkolf 72,413 g kaliumnitraat in ongeveer 900 ml gedeïoniseerd water. Na oplossing voeg gedeïoniseerd water om het totale volume op 1000 ml te brengen. Opmerking: 1 ml van de oplossing verdund tot 1 liter levert een 10 mg L -1 NO 3 - N-oplossing. </li><li> Bereid voer / influent oplossing. Aan een voedingsoplossing bevattende 20 mg L -1 NH 4 + N en 20 mg L -1 NO 3 - N Verdun 2 ml van eenmmonia voorraad-oplossing en 2 ml van nitraat voorraad oplossing voor 1 liter totaal volume. Voorafgaand aan verwatering, voeg 0,5 ml minerale oplossing / L van de oplossing wordt gemaakt. Bereid 5 liter influent in totaal om het opstarten van de reactor. </li><li> Bereid de algen inoculant. <ol><li> Verzamel een groot volume (minimaal 10 L) van water uit een water-algen bevattend lichaam, zoals een beek of vijver. Laat de algen om zich te vestigen door het verlaten van de watermonsters ongestoord gedurende 24 uur. </li><li> Decanteer de heldere (niet-algen bevattend) water aan de bovenkant van de monsters te verwijderen, waardoor een geconcentreerde algensuspensie binnen de monsterflessen. Combineer de algen opschorting van alle monsters in een container en herhaal het bezinken en decanteren stappen. </li><li> Meet de biomassa binnen de geconcentreerde monster. <ol><li> Droog papier vacuüm filter (0,45 urn MCE vacuüm filter) en aluminium gewichtboot O / N in een oven die is ingesteld op 103 ° C Na afkoelen in een exsiccator gedurende 30 minuten bij kamertemperatuur meet de combined massa van het filter en gewichtboot. </li><li> Vacuümfilter 20 ml geconcentreerde algen schorsing en de terugkeer van de filter en weegt boot naar de oven te drogen O / N. </li><li> Meet de totale massa van het filter en gewichtboot. Bereken de biomassadensiteit binnen het geconcentreerde monster. Opmerking: De totale hoeveelheid water sample onderzoekers moeten halen zal afhangen van de bron waterlichaam. </li></ol></li></ol></li></ol> 3. Zaaien en starten de Reactor <ol><li> Voeg 750 ml voedingsoplossing naar de reactor. Vul het recycle tank met 500 ml voedingsoplossing. </li><li> Gebruik een lange pipet zachtjes voeg een inoculum suspensie die 1,5 g algen nabij de bodem van de reactor. Laat het inoculum bezinken naar de bodem van de reactor, zorgen deze door visuele waarneming, alvorens de volgende stap. </li><li> Zodra de cellen hebben geregeld, verwijder de buis klemmen en zet pomp A naar een langzame stroomsnelheid (10 Revolutions min -1 / 38 ml min -1). Lucht in de buis wordt uitgestoten in de reactor. Opmerking: De toevoeging van 750 ml aan de reactor voorkomen biomassa verstoord door de pomp verlaat de reactor. Knijp de slang om te verzekeren dat alle lucht is verdreven. </li><li> Voeg geleidelijk voedingsoplossing aan de recirculatietank de oplossing in de reactor gepompt. Vervolg de toevoeging tot zowel de reactor en de recycle tank zijn op capaciteit en effluent wordt gestart met de recycle tank via de top haven te verlaten. Opmerking: Het volume van de voedingsoplossing worden toegevoegd aan de recirculatietank zal variëren met het volume van het inoculum toegevoegd aan de reactor. </li><li> Giet de resterende voedingsoplossing in de toevoer tank. </li><li> Stel de recycle pomp (pomp A) tot 19 revoluties min -1, de oprichting van een recycle stroomsnelheid van 72,5 ml min -1. Observeer de algen beginnen loft van de bodem van de reactor. De gradaties aan de reactor, bepalen de algen biomass hoogte zone. Zorg ervoor dat de hoogte constant is voordat u doorgaat met de volgende stap. </li><li> Zet het mengen plaat bij zeer lage snelheid; een instelling van 1 of 2 is wenselijk starten. Het mengen bar zal helpen bij lofting biomassa verder, maar agressief mengen zal algen veroorzaken aan de reactor verlaat, voert de recycle tank, en laat in het effluent. Stel mengsnelheid op een instelling tot een heldere algen begrenzing binnen de reactor (figuur 2A) vast te stellen; de algenbiomassa zone moet ongeveer 10-15 cm hoog zijn. </li><li> Start de voedingspomp na het observeren een duidelijke grens tussen de algen stekker en de reactor vloeistof. Stel de pomp 25 omwentelingen min -1, vaststelling van een debiet van 1,5 ml min -1. Neem de afslag reactor vloeistof het effluent poort gevolg van de zwaartekracht en de verplaatsing veroorzaakt door de binnenkomende influentstroom. </li></ol> 4. Monsterneming en Analyse <ol><li> Het uitvoeren van monstername activiteiten priof onderhoud aan het reactorsysteem. Verzamel 20 ml van afvalwater en invloedrijke monsters dagelijks. Verzamelen effluent monsters uit binnen de recycle tank. Verzamel influent monsters rechtstreeks uit de voeding tank. </li><li> Vacuümfilter monsters te verwijderen zwevende deeltjes voorafgaand aan opslag en analyse. </li><li> Bewaar de influent en effluent monsters bij -20 ° C tot verdere analyse. Beperk het aantal vries dooi cycli monsters worden onderworpen aan. Indien nodig, kunnen monsters worden verdeeld in porties monster integriteit te behouden. </li><li> Uit te voeren monsteranalyse voor nitraat, nitriet en ammoniak met behulp van standaard technieken 17. Opmerking: De auteurs gebruikte ionenchromatografie (IC) aan de hierin gepresenteerde resultaten. Raadpleeg de tabel Materialen voor specificatie. </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>

De auteurs hebben niets te onthullen en verklaren dat ze geen concurrerende financiële belangen hebben.

Deze sectie zal beginnen met een bespreking van protocol variaties die nodig zijn om mogelijke operationele kwesties, evenals het gebruik van verschillende microbiële gemeenschappen aan te pakken. De sterke punten van dit reactorontwerp besproken, waaronder het vermogen om controle zuurstofflux en de vorming van hoge dichtheid vlokken in de reactor geregeld. De huidige uitdagingen en mogelijke wegen van het onderzoek zal ook worden vermeld. Protocol nuances en variaties De we...

Afvalwater wordt gewoonlijk behandeld met actief slib processen om de gesuspendeerde stoffen (SS), biologisch zuurstofverbruik (BOD), organische en anorganische stikstof- en fosforgehalte 5,6 te verlagen. De actiefslibproces een middel secundaire behandeling van afvalwater, houdt de oxidatie van organische koolstof in een beluchtingstank gevuld met een mengsel bevatten van inkomende afvalwater en gerecycleerd heterotrofe micro-organismen (gewoonlijk aangeduid als actief slib) 5-7. De gemengde vloeistof gaat vervolgens een relatief grote nabezinker (bezinktank) waar het slib bezinkt voor eenvoudiger collectie, ofwel worden afgevoerd of teruggevoerd naar de beluchtingstank, terwijl de geklaarde, behandelde afvalwater kan blijven tertiaire behandeling of desinfecteren voordat ze vrijgelaten in ontvangende wateren 5-7. Efficiënte scheiding van het gezuiverde afvalwater en vaste stoffen (slib) in de secundaire clarifier is essentieel voor de goede functie van een wastewater behandelingssysteem, als elk actief slib voortgezet na de zuiveraars wordt het effluent 5-8 de BOD en SS verhogen. Een aantal alternatieve biologische processen bestaan ​​voor de secundaire behandeling van afvalwater, die verminderen of elimineren de noodzaak voor grote verduidelijking van tanks, met inbegrip van verbonden-groei (biofilm) reactoren, membraanbioreactoren (MBR), en korrelslib reactoren. In biofilmreactoren de vorming van biofilms, waarbij micro-organismen van nature geaggregeerde en bevestig als laag op een vast oppervlak, maakt de retentie en de accumulatie van biomassa zonder dat een verduidelijking tank. Biofilmreactoren kunnen worden ingedeeld in drie soorten: gepakt bed reactoren, gefluïdiseerd bed reactoren en roterende biologische schakelaars. Gepakte bed reactors, zoals een oxidatiebedden en biologische torens, gebruiken een stationair vast groeioppervlak 5,6. Wervelbedreactors (FBRs) afhankelijk van de aanhechting van microorganismen aan deeltjes,zoals zand, korrelvormige actieve kool (GAC) of glasparels, die in suspensie worden gehouden door een hoge opwaartse stroomsnelheid 9,10. Roterende biologische reactoren afhankelijk biofilms gevormd op media bevestigd aan een roterende as waardoor de biofilm afwisselend blootgesteld aan lucht en de vloeistof wordt behandeld 5,6. MBRs gebruiken membraanfiltratie-eenheden, hetzij binnen de bioreactor (ondergedompeld configuratie) of extern via recirculatie (configuratie side-stream) 5,11. De membranen dienen om goede scheiding van biomassa en vaste deeltjes uit de behandelde vloeistof 11,12 realiseren. Korrelslib reactoren opwaartse reactoren waarin de vorming van zeer dichte en goed afwikkeling granules van micro-organismen optreedt wanneer ze worden blootgesteld aan hoge werkzame air opwaartse snelheden 13. Als een ander alternatief voor het actiefslibproces een nieuw opwaartse reactorsysteem, nu een hoge dichtheid bioreactor (HDBR) was designed en gebouwd door Sales en Shieh (2006) naar COD verwijdering door actief slib uit synthetische stromen afval in lage F / M omstandigheden die bekend zijn bij de vorming van slechte bezinken slib veroorzaken (dat wil zeggen, bulking sludge) 1,7,14 studeren. Het HDBR systeem gebruikte gemodificeerde gefluïdiseerd bed reactors die typisch bestaan ​​uit een upflow reactor en een extern recirculatietank. Wervelbedreactors worden typisch bediend recirculatiestroom stroomsnelheden hoog genoeg om de biofilmgroei ondergrond suspensie te houden, maar laag genoeg zodat de biofilm bedekte substraat wordt vastgehouden. Unlike gefluïdiseerd bed reactoren, de HDBR beschreven Verkoop Shieh (2006) gebruikt relatief lage recirculatiestroom stroomsnelheden die samen met uitwendige beluchting, verhinderde verstoring van de biomassa zone gevormd in de reactor 1. Latere studies hebben het vermogen deze reactor ontwerp van een reeks van stikstof stromen succesvol te behandelen met behulp van nitrificerende / denitrificerende bacteriën 3,4 aangetoond. In alle studies de vorming van een stabiele, dichte biomassa zone binnen de HDBR langer nodig externe flocculatie / sedimentatieproces 1-4. Als we hier melden, is het gebruik van de HDBR dichte culturen groeien ook getest in een fotobioreactor (PBR) configuratie voor het kweken van algen. We bespreken de voor- en nadelen van deze nieuwe reactor voor algen teelt en zijn potentieel voor het overwinnen van een grote hindernis in de commercialisering van algen biobrandstoffen in verband met het oogsten van biomassa (dat wil zeggen, goed vast-vloeistof scheiding 15,16). Het volgende protocol beschrijft de stappen die nodig zijn om te monteren, opstarten, monster uit, en een HDBR met algen als de microbiële gemeenschap van belang te behouden. Variaties in het opstarten en de werking van het protocol en heterotrofe nitrificatie / denitrificerende culturen zal ook worden vermeld. Ten slotte zal de algemene voordelen, nadelen en onbekenden van deze nieuwe reactor ontwerp worden gemarkeerd.

```html
<table><tbody><tr><td>Aeration stone</td><td>Alita</td><td>AS-3015C</td><td></td></tr><tr><td>Aerator</td><td>Top Fin</td><td>Air-1000</td><td></td></tr><tr><td>Ammonium chloride</td><td>Sigma Aldrich</td><td>A9434</td><td></td></tr><tr><td>Anion analysis column</td><td>Shodex</td><td>IC SI-52 4E</td><td></td></tr><tr><td>Beaker (600 ml)</td><td>Corning Pyrex</td><td>1000-600</td><td>Gebruikt als mengvat (MV). Toevoeging van slangkoppelingen op de bodem en op de 500 ml niveaus. Buitendiameter van slangkoppelingen 3/8".</td></tr><tr><td>Calcium chloride</td><td>Sigma Aldrich</td><td>C5670</td><td></td></tr><tr><td>Cation analysis column</td><td>Shodex</td><td>IC YS-50</td><td></td></tr><tr><td>Cobalt chloride hexahydrate</td><td>Sigma Aldrich</td><td>C8661</td><td></td></tr><tr><td>Copper chloride</td><td>Sigma Aldrich</td><td>222011</td><td></td></tr><tr><td>Ferric chloride</td><td>Sigma Aldrich</td><td>157740</td><td></td></tr><tr><td>Filter (vacuüm)</td><td>Fisherbrand</td><td>09-719-2E</td><td>0,45 &#956;m membraanfilter, MCE, 47&nbsp;mm diameter</td></tr><tr><td>Graduated cylinder (1.000 ml)</td><td>Corning Pyrex</td><td>3025-1L</td><td>Gebruikt als reactorvat (R). Toevoeging van slangkoppelingen op de bodem, 500 ml en 1 L niveaus. Buitendiameter van slangkoppelingen 3/8".</td></tr><tr><td>HPLC/IC</td><td>Shimadzu</td><td>Prominence</td><td></td></tr><tr><td>Magnesium sulfate</td><td>Sigma Aldrich</td><td>M2643</td><td></td></tr><tr><td>Masterflex L/S variabele snelheidsaandrijving</td><td>Masterflex</td><td>07553-50</td><td>Aandrijving voor recirculatie- en voedingspompen (2 nodig)</td></tr><tr><td>Nickel chloride hexahydrate</td><td>Sigma Aldrich</td><td>N6136</td><td></td></tr><tr><td>Potassium nitrate</td><td>Sigma Aldrich</td><td>P8291</td><td></td></tr><tr><td>(Monobasisch) Kaliumfosfaat</td><td>Sigma Aldrich</td><td>P5655</td><td></td></tr><tr><td>Pompkop</td><td>Masterflex</td><td>07018-20</td><td>Recirculatie pompkop</td></tr><tr><td>Pompkop</td><td>Masterflex</td><td>07013-20</td><td>Voedingspomphoofd</td></tr><tr><td>Pompslang</td><td>Masterflex</td><td>6404-18</td><td>Recirculatie pompslang</td></tr><tr><td>Pompslang</td><td>Masterflex</td><td>6404-13</td><td>Voedingspompslang</td></tr><tr><td>Sodium bicarbonate</td><td>Sigma Aldrich</td><td>S5761</td><td></td></tr><tr><td>Zinc sulfate heptahydrate</td><td>Sigma Aldrich</td><td>Z0251</td><td></td></tr></tbody></table>
```

a novel bioreactor voor high density teelt van diverse microbiële gemeenschappen

A Novel Bioreactor for High Density Cultivation of Diverse Microbial Communities

Een nieuw reactorontwerp, een zogeheten hoog-dichtheids bioreactor (HDBR), wordt gepresenteerd voor het cultiveren en bestuderen van microbiële gemeenschappen met hoge dichtheid. Eerdere studies hebben de prestaties van de reactor geëvalueerd voor de verwijdering van COD1 en stikstofsoorten2-4 door respectievelijk heterotrofe en chemoautotrofe bacteriën. Het HDBR-ontwerp elimineert de behoefte aan externe flocculatie/sedimentatieprocessen, terwijl het nog steeds effluent oplevert met lage hoeveelheid gesuspendeerde vaste stoffen. In deze studie wordt de HDBR toegepast als een fotobioreactor (PBR) om de stikstofreductie-eigenschappen van een op algen gebaseerde fotosynthetische microbiële gemeenschap te karakteriseren. Zoals eerder gerapporteerd voor dit HDBR-ontwerp, werd een stabiele biomassazone gevestigd met een duidelijke afbakening tussen het biologisch actieve deel van de reactor en de recyclende reactorvloeistof, wat resulteerde in een effluent met lage hoeveelheid gesuspendeerde vaste stoffen. De algengemeenschap in de HDBR werd waargenomen om 18,4% van de totale stikstofsoorten in het influent te verwijderen. Variërende NH4+ en NO3- concentraties in de voeding hadden geen effect op NH4+ verwijdering (n=44, p=0,993 en n=44, p=0,610 respectievelijk), terwijl de NH4+ voedingsconcentratie negatief gecorreleerd werd gevonden met NO3- verwijdering (n=44, p=0,000) en de NO3- voedingsconcentratie positief gecorreleerd werd gevonden met NO3- verwijdering (n=44, p=0,000). Consistente verwijdering van NH4+, gecombineerd met de accumulatie van geoxideerde stikstofsoorten bij hoge NH4+ fluxen, duidt op de aanwezigheid van ammoniak- en nitriet-oxiderende bacteriën binnen de microbiële gemeenschap.

De HDBR werd algen kweken over verschillende verhoudingen van influent ammoniak en nitraatconcentratie, terwijl een totaal stikstofgehalte in de voeding bij 40 mg -NL -1. In- en uitloop van de monsters werden dagelijks genomen; biomassadensiteit monsters werden genomen aan het begin en einde van elke conditie. De reactor nam gemiddeld 3-5 dagen om steady state evenwicht te bereiken na de omstandigheden zijn gewijzigd. Over een groot aantal influent omstandigheden een afzonderlijke biomassa zone opgericht, zoa...

Een nieuw reactorontwerp, een zogenaamde bioreactor met hoge dichtheid (HDBR), wordt gepresenteerd voor het kweken en bestuderen van microbiële gemeenschappen met hoge dichtheid. Hier wordt de HDBR met succes toegepast in een fotobioreactor (PBR) configuratie voor de studie van stikstofmetabolisme door een gemengde algengemeenschap met hoge dichtheid.

A Novel Bioreactor voor High Density Teelt van Diverse microbiële gemeenschappen

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

Het algemene doel van dit bioreactordesign en experiment is het demonstreren van de kweek van een zeer dichte, gemengde fotosynthetische gemeenschap in een innovatieve bioreactor voor de effectieve zuivering van afvalwater. Deze methode kan worden gebruikt om kernvragen te beantwoorden, zoals het ontwerpen en exploiteren van algenbioreactoren voor de sanering van afvalstromen, evenals het kweken van algenbiomassa. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is de kweek van algenbiomassa met een hoge dichtheid zonder dat externe scheidingsmethoden nodig zijn.We kregen het eerste idee voor deze toepassing toen we beseften dat dit bioreactorsysteem met een hoge dichtheid zeer succesvol was in het kweken van heterotrofe bacteriën uit actief slib voor de behandeling van organische verbindingen uit afvalwater, evenals autotrofe nitrificeerders en denitrificeerders voor de behandeling van ammoniak, een stikstofhoudende verontreiniging in afvalwater. Deze procedure wordt gedemonstreerd door Thomas Thompson, A-B-S-M-S student aan de Drexel University, die tevens co-op en technicus is in mijn laboratorium. Plaats als eerste de reactor op een mengplaat en voeg een roerstaafje toe aan de reac

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

Beschrijven we een chip-gebaseerde platform voor de drie-dimensionale kweken van cellen in micro-bioreactoren. Een chip kan maximaal huis tot 10 miljoen. cellen die kunnen worden geteeld onder nauwkeurig omschreven voorwaarden met betrekking tot stroming, zuurstofspanning enz. in een steriele, gesloten circulatie lus.

Chip-op basis van drie-dimensionale Cultuur van de Cel in doorbloed Micro-bioreactoren

Source: Hemmerich, J., et al. Protocol for Optimization of Heterologous Protein Production Using Automated Microbioreactor Technology. J. Vis. Exp. (2017).This video demonstrates the use of an automated microbioreactor to monitor bacterial growth and fluorescent protein secretion in response to varying media formulations. A genetically modified bacterium expressing a secretory fluorescent protein is cultured under antibiotic selection and inoculated into nutrient-varied wells. Real-time optical...

Monitoring Bacterial Growth in Distinct Media Formulations with an Automated Microbioreactor

In dit protocol wordt de fabricage, installatie en basisbediening van een microfluïdische picoliter bioreactor (PLBR) voor single-cel analyse van prokaryotische micro-organismen geïntroduceerd. Industrieel relevante micro-organismen werden geanalyseerd als bewijs van principe, waardoor inzichten in groeisnelheid, morfologie en fenotypische heterogeniteit over bepaalde tijdsperioden mogelijk werden, wat nauwelijks mogelijk is met conventionele methoden.

Microfluïdische Picoliter Bioreactor voor Microbiële Eéncellige Analyse: Fabricage, Systeemopstelling en Werking

Fermentoren worden gebruikt voor cultuur opbrengst en productiviteit van bioengineered cellen te verhogen. Na het screenen van meerdere microbiële en dierlijke celkweek kandidaten in schudflessen, de volgende logische stap is om biomassa de geselecteerde cultuur met de vergister te verhogen. Deze video toont de installatie en bediening van een typisch benchtop bioreactor systeem.

Exploitatie van een tafelmodel Bioreactor

Met behulp van een pneumatische bioreactor demonstreren we de assemblage, werking en prestaties van dit bioreactorsysteem voor eenmalig gebruik voor de groei van zoogdiercellen.

Teelt van zoogdiercellen met behulp van een Single-use Pneumatische bioreactorsysteem

Dit manuscript beschrijft een algemene aanpak voor op maat gemaakte ontwerp van microbiële teelt media. Deze optie is ingeschakeld door een iteratieve werkstroom combineren Kriging gebaseerde experimentele design en microbioreactor technologie voor voldoende teelt doorvoer, die wordt ondersteund door lab robotica om betrouwbaarheid en snelheid in vloeistof behandeling van media voorbereiding.

Generic-Protocol voor optimalisatie van heterologe eiwitproductie met behulp van geautomatiseerde Microbioreactor technologie

Een gedetailleerd protocol voor de gelijktijdige werking van 48 parallelle celculturen onder uiteenlopende omstandigheden in een systeem van microbioreactor wordt gepresenteerd. Proces van de cultuur van de cel, oogst en latere antilichaam titer analyse worden beschreven.

Gebruik van High-Throughput geautomatiseerd Microbioreactor-systeem voor de productie van Model IgG1 in CHO cellen

De focus van dit artikel ligt op het beschrijven van best practices voor het maken van media voor veeleisende anaërobe micro-organismen die uit een omgeving zijn verkregen. Deze methoden helpen bij het beheren van anaërobe culturen en kunnen worden toegepast om de groei van ongrijpbare niet-gekweekte micro-organismen, de 'microbiële donkere materie', te ondersteunen.

Een set van in situ geïnformeerde gesimuleerde mediumformaten voor het kweken van milieuvriendelijke anaërobe micro-organismen

Dit protocol beschrijft de assemblage van mini-bioreactorarrays die moeten worden gebruikt voor continue stroomcultuur van complexe fecale gemeenschappen onder anaërobe omstandigheden. We bespreken ook de methoden voor assemblage, inoculatie en bemonstering van de reactoren voor verdere analyse.

Bioreactorassemblage voor continue cultuur van complexe fecale gemeenschappen

De Minibioreactor Array (MBRA) is een high-throughput, aanpasbaar continuous-flow cultuursysteem dat de teelt van complexe microbiële gemeenschappen mogelijk maakt, ter ondersteuning van parallelle experimenten om de dynamiek van het microbioom, therapeutische interacties en microbiële reacties op omgevingsfactoren te bestuderen.

Bijgewerkt protocol voor de assemblage en het gebruik van de Minibioreactor Array (MBRA)

Ontdek een nieuwe high density bioreactor voor het kweken van dichte algenbiomassa zonder externe scheiding. Deze methode behandelt effectief stikstofhoudend afvalwater en ondersteunt duurzame biotechnologische toepassingen.

A Novel Bioreactor voor High Density Teelt van Diverse microbiële gemeenschappen

Meer video's verkennen