Name: Teelt van groene microalgen in Bubble kolom Photobioreactors en een kwantitatieve analyse voor neutrale lipiden (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 8 s
Description: Leer hoe je een Bubble Column Photobioreactor bouwt en gebruikt voor de teelt van groene microalgen. Deze kosteneffectieve methode maakt kwantitatieve analyse van neutrale lipiden mogelijk voor onderzoek naar algenbiobrandstoffen.

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

Steun voor dit onderzoek werd verzorgd door USDA nationale Instituut voor voedsel en landbouw Hatch Project ALA0HIGGINS en de Auburn University kantoren van de rector, de Vice President voor onderzoek en de Samuel Ginn College of Engineering. Ook werd de steun verleend door NSF verlenen CBET-1438211.

<ol><li>Prandini, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhancement+of+nutrient+removal+from+swine+wastewater+digestate+coupled+to+biogas+purification+by+microalgae+Scenedesmus+spp%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresource+Technology%22%5BJournal%5D)">Enhancement of nutrient removal from swine wastewater digestate coupled to biogas purification by microalgae Scenedesmus spp.</a> Bioresource Technology. , 67-75 (2016).</li>
<li>Liu, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phycoremediation+of+dairy+and+winery+wastewater+using+Diplosphaera+sp.+MM1%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Phycology%22%5BJournal%5D)">Phycoremediation of dairy and winery wastewater using Diplosphaera sp. MM1.</a> Journal of Applied Phycology. 28 (6), 3331-3341 (2016).</li>
<li>Passero, M., Cragin, B., Coats, E. R., McDonald, A. G., Feris, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dairy+Wastewaters+for+Algae+Cultivation%2C+Polyhydroxyalkanote+Reactor+Effluent+Versus+Anaerobic+Digester+Effluent%5BTitle%5D)+AND+%22BioEnergy+Research%22%5BJournal%5D)">Dairy Wastewaters for Algae Cultivation, Polyhydroxyalkanote Reactor Effluent Versus Anaerobic Digester Effluent.</a> BioEnergy Research. 8 (4), 1647-1660 (2015).</li>
<li>Hodgskiss, L. H., Nagy, J., Barnhart, E. P., Cunningham, A. B., Fields, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cultivation+of+a+native+alga+for+biomass+and+biofuel+accumulation+in+coal+bed+methane+production+water%5BTitle%5D)+AND+%22Algal+Research%22%5BJournal%5D)">Cultivation of a native alga for biomass and biofuel accumulation in coal bed methane production water.</a> Algal Research. 19, 63-68 (2016).</li>
<li>Gao, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oil+accumulation+mechanisms+of+the+oleaginous+microalga+Chlorella+protothecoides+revealed+through+its+genome%2C+transcriptomes%2C+and+proteomes%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Genomics%22%5BJournal%5D)">Oil accumulation mechanisms of the oleaginous microalga Chlorella protothecoides revealed through its genome, transcriptomes, and proteomes.</a> BMC Genomics. 15, (2014).</li>
<li>Burch, A. R., Franz, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Combined+nitrogen+limitation+and+hydrogen+peroxide+treatment+enhances+neutral+lipid+accumulation+in+the+marine+diatom+Phaeodactylum+tricornutum%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresource+Technology%22%5BJournal%5D)">Combined nitrogen limitation and hydrogen peroxide treatment enhances neutral lipid accumulation in the marine diatom Phaeodactylum tricornutum.</a> Bioresource Technology. 219, 559-565 (2016).</li>
<li>Brennan, L., Owende, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biofuels+from+microalgae--A+review+of+technologies+for+production%2C+processing%2C+and+extractions+of+biofuels+and+co-products%5BTitle%5D)+AND+%22Renewable+Sustainable+Energy+Reviews%22%5BJournal%5D)">Biofuels from microalgae--A review of technologies for production, processing, and extractions of biofuels and co-products.</a> Renewable Sustainable Energy Reviews. 14 (2), 557-577 (2009).</li>
<li>Branyikova, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microalgae+-+Novel+highly+efficient+starch+producers%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnology+and+Bioengineering%22%5BJournal%5D)">Microalgae - Novel highly efficient starch producers.</a> Biotechnology and Bioengineering. 108 (4), 766-776 (2010).</li>
<li>Chalima, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Utilization+of+Volatile+Fatty+Acids+from+Microalgae+for+the+Production+of+High+Added+Value+Compounds%5BTitle%5D)+AND+%22Fermentation%22%5BJournal%5D)">Utilization of Volatile Fatty Acids from Microalgae for the Production of High Added Value Compounds.</a> Fermentation. 3 (4), (2017).</li>
<li>Harun, R., Singh, M., Forde, G. M., Danquah, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioprocess+engineering+of+microalgae+to+produce+a+variety+of+consumer+products%5BTitle%5D)+AND+%22Renewable+and+Sustainable+Energy+Reviews%22%5BJournal%5D)">Bioprocess engineering of microalgae to produce a variety of consumer products.</a> Renewable and Sustainable Energy Reviews. 14 (3), 1037-1047 (2010).</li>
<li>Liu, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+a+new+method+for+genetic+transformation+of+the+green+alga+Chlorella+ellipsoidea%5BTitle%5D)+AND+%22Molecular+biotechnology%22%5BJournal%5D)">Development of a new method for genetic transformation of the green alga Chlorella ellipsoidea.</a> Molecular biotechnology. 54 (2), 211-219 (2013).</li>
<li>Cheng, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mutate+Chlorella+sp.+by+nuclear+irradiation+to+fix+high+concentrations+of+CO2%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresource+Technology%22%5BJournal%5D)">Mutate Chlorella sp. by nuclear irradiation to fix high concentrations of CO2.</a> Bioresource Technology. 136, 496-501 (2013).</li>
<li>Davis, R., Aden, A., Pienkos, P. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Techno-economic+analysis+of+autotrophic+microalgae+for+fuel+production%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Energy%22%5BJournal%5D)">Techno-economic analysis of autotrophic microalgae for fuel production.</a> Applied Energy. 88 (10), 3524-3531 (2011).</li>
<li>Sales, C. M., Au, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+Scale+in+a+Photosynthetic+Reactor+System+for+Algal+Remediation+of+Wastewater%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Comparison of Scale in a Photosynthetic Reactor System for Algal Remediation of Wastewater.</a> Journal of Visualized Experiments. (121), e55256(2017).</li>
<li>Higgins, B. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cofactor+symbiosis+for+enhanced+algal+growth%2C+biofuel+production%2C+and+wastewater+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22Algal+Research%22%5BJournal%5D)">Cofactor symbiosis for enhanced algal growth, biofuel production, and wastewater treatment.</a> Algal Research. 17, 308-315 (2016).</li>
<li>Higgins, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Algal-bacterial+synergy+in+treatment+of+winery+wastewater%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Clean+Water%22%5BJournal%5D)">Algal-bacterial synergy in treatment of winery wastewater.</a> Nature Clean Water. 1 (6), (2017).</li>
<li>Higgins, B. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+thiamine+metabolites+and+spent+medium+from+Chlorella+sorokiniana+on+metabolism+in+the+green+algae+Auxenochlorella+prototheciodes%5BTitle%5D)+AND+%22Algal+Research%22%5BJournal%5D)">Impact of thiamine metabolites and spent medium from Chlorella sorokiniana on metabolism in the green algae Auxenochlorella prototheciodes.</a> Algal Research. 33, 197-208 (2018).</li>
<li>Lépinay, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((First+insight+on+interactions+between+bacteria+and+the+marine+diatom+Haslea+ostrearia%3A+Algal+growth+and+metabolomic+fingerprinting%5BTitle%5D)+AND+%22Algal+Research%22%5BJournal%5D)">First insight on interactions between bacteria and the marine diatom Haslea ostrearia: Algal growth and metabolomic fingerprinting.</a> Algal Research. 31, 395-405 (2018).</li>
<li>Franchino, M., Comino, E., Bona, F., Riggio, V. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Growth+of+three+microalgae+strains+and+nutrient+removal+from+an+agro-zootechnical+digestate%5BTitle%5D)+AND+%22Chemosphere%22%5BJournal%5D)">Growth of three microalgae strains and nutrient removal from an agro-zootechnical digestate.</a> Chemosphere. 92 (6), 738-744 (2013).</li>
<li>Choix, F. J., Lopez-Cisneros, C. G., Mendez-Acosta, H. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Azospirillum+brasilense+Increases+CO2+Fixation+on+Microalgae+Scenedesmus+obliquus%2C+Chlorella+vulgaris%2C+and+Chlamydomonas+reinhardtii+Cultured+on+High+CO2+Concentrations%5BTitle%5D)+AND+%22Microbial+Ecology%22%5BJournal%5D)">Azospirillum brasilense Increases CO2 Fixation on Microalgae Scenedesmus obliquus, Chlorella vulgaris, and Chlamydomonas reinhardtii Cultured on High CO2 Concentrations.</a> Microbial Ecology. 76 (2), 430-442 (2018).</li>
<li>Higgins, B., VanderGheynst, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+Escherichia+coli+on+mixotrophic+growth+of+Chlorella+minutissima+and+production+of+biofuel+precursors%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Effects of Escherichia coli on mixotrophic growth of Chlorella minutissima and production of biofuel precursors.</a> PLoS One. 9 (5), e96807(2014).</li>
<li>Higgins, B., Thornton-Dunwoody, A., Labavitch, J. M., VanderGheynst, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microplate+assay+for+quantitation+of+neutral+lipids+in+extracts+from+microalgae%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Biochemistry%22%5BJournal%5D)">Microplate assay for quantitation of neutral lipids in extracts from microalgae.</a> Analytical Biochemistry. 465, 81-89 (2014).</li>
<li>Tanadul, O. U., Vandergheynst, J. S., Beckles, D. M., Powell, A. L., Labavitch, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+impact+of+elevated+CO2+concentration+on+the+quality+of+algal+starch+as+a+potential+biofuel+feedstock%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnology+and+Bioengineering%22%5BJournal%5D)">The impact of elevated CO2 concentration on the quality of algal starch as a potential biofuel feedstock.</a> Biotechnology and Bioengineering. 111 (7), 1323-1331 (2014).</li>
<li>Folch, J., Lees, M., Sloane Stanley, G. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+simple+method+for+the+isolation+and+purification+of+total+lipides+from+animal+tissues%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biological+Chemistry%22%5BJournal%5D)">A simple method for the isolation and purification of total lipides from animal tissues.</a> Journal of Biological Chemistry. 226 (1), 497-509 (1957).</li>
<li>Higgins, B. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Informatics+for+improved+algal+taxonomic+classification+and+research%3A+A+case+study+of+UTEX+2341%5BTitle%5D)+AND+%22Algal+Research%22%5BJournal%5D)">Informatics for improved algal taxonomic classification and research: A case study of UTEX 2341.</a> Algal Research. 12, 545-549 (2015).</li>
<li>Garrett, R. H., Grisham, C. M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGarrett%2C+RH+%22Biochemistry%22">Biochemistry</a>. , 5th Edition, Cengage Learning. 578-730 (2012).</li>
<li>de-Bashan, L. E., Trejo, A., Huss, V. A. R., Hernandez, J. -P., Bashan, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chlorella+sorokiniana+UTEX+2805%2C+a+heat+and+intense%2C+sunlight-tolerant+microalga+with+potential+for+removing+ammonium+from+wastewater%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresource+Technology%22%5BJournal%5D)">Chlorella sorokiniana UTEX 2805, a heat and intense, sunlight-tolerant microalga with potential for removing ammonium from wastewater.</a> Bioresource Technology. 99 (11), 4980-4989 (2008).</li>
<li>Wang, Q., Higgins, B., Ji, H., Zhao, D. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWang%2C+Q+%22Annual+International+Meeting+of+the+ASABE%22">Annual International Meeting of the ASABE</a>. , American Society of Agricultural and Biological Engineers. Detroit, MI. (2018).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

De belangrijkste overweging bij het kweken van algen is een goed begrip van de specifieke behoeften van het organisme of groep van organismen. De algen Cultuurstelsel hier beschreven kan worden gebruikt om de cultuur van een breed scala van algen, maar de specifieke abiotische factoren (temperatuur, media, pH, licht intensiteit, CO2 -niveau, beluchting tarief) moeten worden aangepast aan de behoeften van het organisme. Opmerking de hier beschreven parameters werden gebruikt voor de teelt van Chlorella...

De toepassing van microalgen in engineering en biotechnologie heeft aangetrokken veel belangstelling in de afgelopen jaren. Microalgen worden bestudeerd voor gebruik in afvalwater behandeling,1,2,3,4, biobrandstof productie5,6,7,8, en de productie van nutraceuticals en andere hoogwaardige producten9,10. Algen zijn ook wordt genetisch gemodificeerde tegen grotere prijzen in een poging om hun geschiktheid voor specifieke technische toepassingen11,12te verbeteren. Er is dus grote belangstelling voor experimenten met industrieel relevante organismen in gecontroleerde instellingen. Het doel van deze methode is een doeltreffende benadering van cultuur microalgen in een gecontroleerde laboratoriumomgeving communiceren en voor het meten van de groei en de neutrale vetgehalte van die algen. Verbetering van groei tarieven en neutrale vetgehalte van microalgen zijn geïdentificeerd als twee grote knelpunten richting van commercialisering van algen biobrandstoffen13.
Een breed scala van benaderingen zijn gebruikt om cultuur algen voor experimentele doeleinden. In het algemeen, kunnen deze benaderingen worden verdeeld tussen grootschalige outdoor teelt en kleinschalige binnen kweek. Outdoor teelt in photobioreactors en open vijvers is geschikt voor experimenten gericht op schaalvergroting van processen die reeds hebben bewezen op laboratoriumschaal (bijvoorbeeld voor het testen van schaal-up van een nieuwe hoge-lipide-stam van algen)14. Echter binnen kleinschalige teelt geschikt bij het ontwikkelen van nieuwe of verbeterde algen stammen is of het uitvoeren van experimenten gericht op het begrip biologische mechanismen. In deze laatste gevallen moet een hoge mate van experimentele controle plagen uit subtiele veranderingen in de biologische werking. Te dien einde zijn een culturen vaak nodig om te minimaliseren van de complexe biotische factoren die samenhangen met andere organismen (bijvoorbeeld bacteriën, en andere algen) die onvermijdelijk in grootschalige outdoor systemen groeien. Zelfs bij de studie van interacties tussen algen en andere organismen, die we hebben gevonden dat gebruik van hoogst-gecontroleerde experimentele omstandigheden nuttig is bij de behandeling van moleculaire uitwisseling tussen organismen15,16,17.
Binnen de categorie van kleinschalige indoor algen teelt en een aantal benaderingen zijn gebruikt. Misschien is de meest voorkomende benadering groeien algen in conische kolven op een shaker tafel onder een lichte bank18,19. Uitwisseling van zuurstof en CO2 vindt plaats door passieve diffusie door middel van een stekker schuim in de top van de kolf. Sommige onderzoekers hebben deze set-up via actieve beluchting van de kolven20verbeterd. Een andere aanpak is het kweken van algen in flessen, gemixt door roer bar en actieve beluchting. Ondanks hun eenvoud, hebben we vonden dat het gebruik van flacons en flessen vaak tot een inconsistente resultaten van biologische replicaat-organismen leidt. Vermoedelijk is dit te wijten aan de positie effecten - verschillende posities krijgen verschillende hoeveelheden van het licht, die ook van invloed op interne reactor temperaturen. Dagelijkse rotatie van reactoren naar nieuwe posities kan helpen, maar is niet het probleem verlichten omdat bepaalde fases van de groei van algen (bijvoorbeeld vroeg exponentiële) zijn gevoeliger voor positionele effecten dan anderen (bijvoorbeeld log fase).
Aan de andere kant van het spectrum van technologische geavanceerdheid zijn volledig gecontroleerde commerciële photobioreactors. Deze systemen voortdurend controleren en aanpassen van de omstandigheden in de reactor voor het optimaliseren van de groei van algen. Ze hebben programmeerbare verlichting, real-time temperatuurregeling en pH-control. Helaas, ze zijn duur en typisch kosten duizenden dollars per reactor. Meest wetenschappelijke en technische tijdschriften vereisen biologische replicatie van resultaten, waardoor de aankoop van meerdere bioreactoren. Wij presenteren hier een zeepbel kolom reactor systeem dat de kloof tussen de eenvoudige (kolf) en geavanceerde (volledig gecontroleerde bioreactor) benaderingen voor lab-schaal algen teelt bruggen. Bubble kolommen kunnen stijgende gasbellen gas uitwisseling en meng de reactor. Deze aanpak biedt een zekere mate van controle over de verlichting en de temperatuur, maar doet dit op een manier die rendabel. Bovendien hebben we gevonden dit systeem zeer consistente resultaten van biologische replicaat-organismen, vermindering van het vereiste aantal biologische replicatieonderzoeken noodzakelijk zijn voor het verkrijgen van statistisch significante resultaten in vergelijking met de kolf of fles aanpak. Ook hebben we dit systeem gebruikt te kweken mengsels van algen en bacteriën21. Naast de teelt van algen schetsen we een procedure voor het meten van de neutrale vetgehalte in de gekweekte algen. De laatste methode is gepubliceerd elders22, maar ook hier de procedure om te bieden stapsgewijze instructies voor het met succes gebruiken.

<table><tbody><tr><td>Benodigdheden voor airlift fotobioreactor opstelling</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1 L Pyrex flessen</td><td>Corning</td><td>16157-191</td><td>Voor flesreactoren, bevochtigers</td></tr><tr><td>1/2" slangklem</td><td>Home Depot</td><td>UC953A</td><td>of gelijkwaardig</td></tr><tr><td>1/4" vrouwelijke luer naar barb</td><td>Nordson biomedical</td><td>Nordson FTLL360-6005</td><td>1/4" ID, PP</td></tr><tr><td>1/4" ID, 3/8" OD autoclaveerbare PVC buis</td><td>Thermo-Nalgene</td><td>63013-244</td><td>50'</td></tr><tr><td>1/4" in O-ringen</td><td>Grainger</td><td>1REC5</td><td>#010 Medium Hard Silicone O-Ring, 0.239" I.D., 0.379"O.D.</td></tr><tr><td>1/8" Vrouwelijke luer naar barb</td><td>Nordson biomedical</td><td>FTLL230-6005</td><td></td></tr><tr><td>1/8" ID, 1/4" OD autoclaveerbare PVC buis</td><td>Thermo-Nalgene</td><td>63013-608</td><td>250'</td></tr><tr><td>1/8" mannelijke draaiende luer naar barb</td><td>Nordson biomedical</td><td>MLRL013-6005</td><td></td></tr><tr><td>1/8" multiport barb</td><td>Nordson biomedical</td><td>4PLL230-6005</td><td>1/8" multiport barb</td></tr><tr><td>1/8" NPT naar barb</td><td>Nordson biomedical</td><td>18230-6005</td><td>1/8" 200 series barb</td></tr><tr><td>1/8" paneelmontage luer</td><td>Nordson biomedical</td><td>Nordson MLRLB230-6005</td><td>1/8", PP</td></tr><tr><td>10 gallon vistank</td><td>Walmart</td><td>802262</td><td>Kan tot 8 bioreactoren bevatten, afhankelijk van de lay-out</td></tr><tr><td>100-1000 ccm debietmeter</td><td>Dwyer</td><td>RMA-13-SSV</td><td>Voor flesreactoren</td></tr><tr><td>2 ft fluorescentie lichtbank</td><td>Agrobrite</td><td>FLT24 T5</td><td></td></tr><tr><td>200-2500 ccm debietmeter</td><td>Dwyer</td><td>RMA-14-SSV</td><td>Voor luchtregeling stroomopwaarts van bevochtiger</td></tr><tr><td>250 mL Pyrex flessen</td><td>Corning</td><td>16157-136</td><td>Voor gasmenging na bevochtiger</td></tr><tr><td>50-500 ccm debietmeter</td><td>Dwyer</td><td>RMA-12-SSV</td><td>Voor hybridisatiebuisreactoren</td></tr><tr><td>5-50 ccm debietmeter</td><td>Dwyer</td><td>RMA-151-SSV</td><td>Voor CO2 stromingssnelheidscontrole</td></tr><tr><td>Luchtfilters 0.2 &micro;m</td><td>Whatman/ Fisher</td><td>09-745-1A</td><td>Polyvent, 28 mm, 0.2 &micro;m, PTFE, 50 pack</td></tr><tr><td>Terugslagkleppen</td><td>VWR</td><td>89094-714</td><td></td></tr><tr><td>Corning deksels voor pyrex flessen</td><td>VWR</td><td>89000-233</td><td>10 GL45 deksels</td></tr><tr><td>Vrouwelijke luer dop</td><td>Nordson biomedical</td><td>Nordson FTLLP-6005</td><td>Vrouwelijke stabiele PP</td></tr><tr><td>Hybridisatiebuizen</td><td>Corning</td><td>32645-030</td><td>35x300 mm, pak van 2</td></tr><tr><td>Lichttimer</td><td>Walmart</td><td>556393626</td><td></td></tr><tr><td>Veiligheidsmoeren</td><td>Nordson biomedical</td><td>Nordson LNS-3</td><td>1/4", rood nylon</td></tr><tr><td>Laag profiel magnetische roerder</td><td>VWR</td><td>10153-690</td><td>Laag profiel magnetische roerder</td></tr><tr><td>Mannelijke luer dop</td><td>Nordson biomedical</td><td>Nordson LP4-6005</td><td>Mannelijke plug PP</td></tr><tr><td>Spinning luer vergrendelingsring</td><td>Nordson biomedical</td><td>Nordson FSLLR-6005</td><td></td></tr><tr><td>Roerstaven - lang</td><td>VWR</td><td>58949-040</td><td>38.1 mm, voor flesreactoren</td></tr><tr><td>Roerstaven - middel</td><td>VWR</td><td>58949-034</td><td>25 mm, voor hybridisatiebuizen</td></tr><tr><td>Benodigdheden en reagentia voor het kweken van algen</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>0.2 &micro;m filters</td><td>VWR</td><td>28145-491</td><td>13 mm, PTFE, voor het filteren van gebruikt medium uit dagelijkse kweekbemonstering</td></tr><tr><td>1 mL spuiten</td><td>Air-tite</td><td>89215-216</td><td>Voor het filteren van gebruikt medium uit dagelijkse kweekbemonstering</td></tr><tr><td>1.5 mL buizen</td><td>VWR</td><td>87003-294</td><td>Steriel (of gelijkwaardig)</td></tr><tr><td>10 mL Serologische pipetten</td><td>Greiner Bio-One</td><td>82050-482</td><td>Steriel (of gelijkwaardig)</td></tr><tr><td>100 mm platen</td><td>VWR</td><td>25384-342</td><td>100x15 mm stapelbare petrischalen, steriele</td></tr><tr><td>15 mL buizen</td><td>Greiner Bio-One</td><td>82050-276</td><td>Steriel (of gelijkwaardig), polypropyleen</td></tr><tr><td>2 mL Serologische pipetpunten</td><td>Greiner Bio-One</td><td>82051-584</td><td>Steriel (of gelijkwaardig)</td></tr><tr><td>2 mL buizen</td><td>VWR</td><td>87003-298</td><td>Steriel (of gelijkwaardig)</td></tr><tr><td>50 mL buizen</td><td>Greiner Bio-One</td><td>82050-348</td><td>Steriel (of gelijkwaardig), polypropyleen</td></tr><tr><td>96 well microplaat</td><td>Greiner Bio-One</td><td>89089-578</td><td>Polystyreen met deksel, platte bodem</td></tr><tr><td>Inoculatie lussen</td><td>VWR</td><td>80094-478</td><td>Steriel (of gelijkwaardig)</td></tr><tr><td>Vloeibare kooldioxide tank en regelaar</td><td>Airgas</td><td>CD-50</td><td></td></tr><tr><td>Benodigdheden en reagentia voor lipide extractie en neutrale lipide assay</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>2 mL bead buizen</td><td>VWR</td><td>10158-556</td><td>Polypropyleen buis met deksel</td></tr><tr><td>96 well microplates</td><td>Greiner Bio-One</td><td>82050-774</td><td>Polypropyleen, platte bodem</td></tr><tr><td>Bleekwater</td><td>Walmart</td><td>550646751</td><td>Gebruik alleen gewoon bleekwater, geen schoonmaakbleekwater</td></tr><tr><td>Chloroform</td><td>BDH</td><td>BDH1109-4LG</td><td></td></tr><tr><td>Dimethyl sulfoxide</td><td>BDH</td><td>BDH1115-1LP</td><td></td></tr><tr><td>Isopropyl alcohol</td><td>BDH</td><td>BDH11

teelt van groene microalgen in bubble kolom photobioreactors en een kwantitatieve analyse voor neutrale lipiden

Cultivation of Green Microalgae in Bubble Column Photobioreactors and an Assay for Neutral Lipids

Er is aanzienlijke interesse in de studie van microalgen voor waterbouwkundige toepassingen zoals de productie van biobrandstoffen, hoogwaardige producten, en voor de behandeling van afval. Zoals de meeste nieuwe onderzoeksinspanningen op laboratoriumschaal beginnen, is er behoefte aan een kosteneffectieve methoden voor het kweken van microalgen op een reproduceerbare wijze. Hier, communiceren we een effectieve benadering van cultuur microalgen in laboratoriumschaal photobioreactors en de groei en de neutrale vetgehalte van die algen te meten. Instructies vindt u ook op het instellen van het photobioreactor-systeem. Hoewel de organismen voorbeeld soorten Chlorella en Auxenochlorella zijn, kan dit systeem worden aangepast om het kweken van een breed scala van microalgen, met inbegrip van co culturen van algen met niet-algen soorten. Stamculturen worden eerst gekweekt in flessen te produceren van entmateriaal voor het photobioreactor-systeem. Algen entmateriaal is geconcentreerd en overgedragen aan photobioreactors voor de teelt in de batchmodus. Monsters worden dagelijks verzameld voor de gemeten optische dichtheid. Aan het einde van de batch-cultuur, cellen worden geoogst door centrifuge, gewassen, en gedroogd tot een droge eindgewicht verwachte concentratie aan bevriezen. De droge eindgewicht concentratie wordt gebruikt voor het maken van een correlatie tussen de optische dichtheid en de concentratie van het drooggewicht. Een gemodificeerde Folch methode wordt vervolgens gebruikt om totale lipiden uittreksel uit de gevriesdroogde biomassa en het extract is vehiculumcontrolegroep haar neutrale vetgehalte met behulp van een microplate-assay. Deze bepaling heeft eerder gepubliceerd maar protocol stappen waren hier om te markeren van kritische stappen in de procedure waar fouten vaak voorkomen. Het systeem van de bioreactor hier beschreven vult een niche tussen eenvoudige kolf teelt en volledig gecontroleerde commerciële bioreactoren. Zelfs met slechts 3-4 biologische repliceert per behandeling, onze benadering van het kweken van algen leidt tot strakke standaarddeviaties in de groei en lipide testen.

Deze procedure levert een tijdsverloop van algen optische dichtheid gegevens bij OD 550 nm (figuur 4A). De optische dichtheid en het droge gewicht concentratie gegevens kunnen worden gecorreleerd (figuur 4B). Dit wordt bereikt door de eerste berekening van de concentratie van de algen droge eindgewicht na de freeze-drying stap. Vervolgens kan de optische dichtheid van de cultuur seriële verdunning (uitgevoerd op de laatste dag va...

Hier presenteren we een protocol om te bouwen van lab-schaal zeepbel kolom photobioreactors en ze gebruiken om cultuur microalgen. Het biedt ook een methode voor de bepaling van de groeisnelheid van de cultuur en de neutrale vetgehalte.

Teelt van groene microalgen in Bubble kolom Photobioreactors en een kwantitatieve analyse voor neutrale lipiden

There is significant interest in the study of microalgae for engineering applications such as the production of biofuels, high value products, and for the ...

Dit protocol biedt instructies voor de bouw en het gebruik van een Bubble Column Photobioreactor systeem om microalgen te kweken, en moet van belang zijn voor iedereen die algel biobrandstoffen, afvalwaterbehandeling of algelbiologie bestudeert. We hebben het spire reactor systeem gevonden om zeer gerenommeerde resultaten te produceren. Het reactorsysteem is ook aanpasbaar aan een breed scala van algen en kost veel minder dan veel commerciële aanbiedingen.Het aantonen van de procedure zal Qichen Wang, een afgestudeerde student van mijn laboratorium. Om te beginnen met het opzetten van de Bubble Column Photobioreactoren, de bouw van een set van geventileerde deksels van de plastic deksels van de een liter glazen flessen en hybridisatie buizen zoals beschreven in het tekstprotocol. Schuif een 1/4 inch O ring over de treden van een 1/8th inch paneel mount lokken montage, en schuif dit in de 1 /4 inch gat geboord in het deksel.Schuif een tweede 1/4 inch over de draden, zodat het deksel is ingeklemd tussen de twee O ringen. Dan slip een slot moer op de draden en draai het aan het paneel mount lokken op zijn plaats vast te stellen. Nu snap om ringen te vergrendelen op de blootgestelde mannelijke lokken, projecteren van het deksel.Herhaal deze procedure voor elk gat in het deksel. Voor deksels die zullen worden gebruikt op de Bubble Column en fles reactoren, hechten 1/8th inch vrouwelijke lokken om barb fittingen tot 1 1/2 inch stukken van 1/8th inch ID PVC buizen. Bevestig deze aan elk van de blootgestelde mannelijke lokken fittingen op het deksel.Sluit een controleklep aan het vrije uiteinde van één van de 1/8de duimstukken aan. Sluit vervolgens een mannelijke lokken aan barb montage aan het tweede stuk van 1/8e inch slang projecteren van het deksel. Klik op de roterende vergrendelingsring op zijn plaats en maak hier een luchtfilter van 0,2 micron aan vast.Compleat assemblage van de lucht leveren systeem, aquariums, roerplaten, en lichten als descried het het tekstprotocol. Concentreer de geregelde microalgenvoorraad door de supernatent te verwijderen met behulp van een vacuümpomp. Laat minder dan 100 milliliter medium in elke fles, maar vermijd het verwijderen van vaste algen.Hang en breng de algendrijfmest over in steriele 50 milliliter centrifugebuizen. Centrifuge 1.000 keer G gedurende vijf minuten om de algen verder te concentreren. Verwijder in de bioveiligheidskast voldoende supernatent om een totaal volume van ongeveer 80 milliliter algenconcentraten te bereiken voor 12 fotobioreactoren.Vermijd stofzuigen uit de pellet. Breng het algenconcentraat over naar een steriele container. Voeg nu zes milliliter algendrijfmest toe aan elke fotobioreactor met een steriele serologische pipet van 10 milliliter.Draai de bioreactoren om algen te mengen in het medium. Teken een monster van twee milliliter uit elke bioreactor met behulp van een serologische pipet en breng over op een twee milliliter buis. Verzamel elke 24 uur een monster van twee milliliter om de voortgang van de cultuur te volgen.Controleer het monster op ph met behulp van teststrips en pas de reactor indien nodig aan. Draai de bioreactordeksels aan en plaats alle bioreactoren in het aquariumwaterbad. Pas de beerting, kooldioxide en verlichting aan de juiste niveaus voor de soort aan.Draai de bioreactorpositie elke dag na de bemonstering. Breng 200 microliter van elk kweekmonster in drievoud aan op putten van een 96 putmicroplaat. Meet vervolgens de optische dichtheid op 550 nanometer en 680 nanometer.Meet een vast volume van algencultuur van elke bioreactor met een afgestudeerde cilinder en overdracht in centrifugeflessen. Centrifuge de cultuur 4, 696 keer G gedurende vijf minuten. Gooi de supernatent door het voorzichtig uit te stofzuigen.Breng de pellets over op gelabelde buizen van 50 milliliter. Spoel de centrifugeflessen af met gedestilleerd water en breng de inhoud over op de buizen van 50 milliliter. Zorg ervoor dat het totale volume niet meer dan 45 milliliter bedraagt.Na het wassen van de algen pellets zoals beschreven in het tekstprotocol, gooi de supernatent. Voeg vervolgens 7,5 milliliter gedestilleerd water toe aan elke buis van 50 milliliter. Nu, vortex de 50 milliliter buizen en breng de algen slurries in voor gewogen 15 milliliter buizen.Spoel de buizen van 50 milliliter af met extra gedestilleerd water en breng de vloeistof over op de buizen van 15 milliliter, waardoor het totale volume in die buizen op minder dan 12 milliliter blijft. Na het centrifugeren van de 15 milliliter buizen en het weggooien van de supernatent als voorheen, vries de buizen met pellets op min 80 graden Celsius gedurende ten minste 30 minuten ter voorbereiding op het vriesdrogen. Voeg 1,5 milliliter folch oplosmiddel toe aan elke twee milliliter buis met 20 milligram gevriesdroogde algen.Giet ongeveer 0,5 milliliter zirconia silica kralen in elke buis tot het vloeibare niveau bereikt twee milliliter. Homogeniseer de algenmonsters in een kralenmolen gedurende 20 seconden met een snelheid van 6,5 meter per seconde. Breng de buizen gedurende 30 seconden naar het ijs om de monsters te koelen.Herhaal vervolgens nog vijf keer om de lipiden volledig te extraheren. Filter het homogenaat door een spuit van vijf milliliter met een roestvrijstalen gaasschijf om de kralen uit te stammen en filtraat te verzamelen in een buis van 15 milliliter. Was de kralen met 1,5 milliliter folch oplosmiddel, duwen vloeistof door met de spuit indien nodig.Herhaal deze wasbeurt nog 2 keer en verzamel alle filtraat in de 15 milliliter buis, wat een uiteindelijk volume van ongeveer zes milliliter oplevert. Voeg 1,2 milliliter natriumchlorideoplossing toe aan het bladextract in de buis van 15 milliliter en de vortex om goed te mengen. Centrifugeer de 15 milliliter buizen op 6.000 keer G gedurende vijf minuten.Noteer het volume van de onderste chloroforme fase tot de dichtstbijzijnde 0,1 milliliter met behulp van lijnen aan de zijkant van de 15 milliliter buis. Breng vervolgens de onderste fase over op een glasvile met behulp van een glazen weidepipet. Om de neutrale lipidetest uit te voeren, verdun de lipideextracten en plantaardige olie standaard drievoudig met methanol.Voor elke verdunde, monster voeg 80 microliters aan een 96 goed polypropyleen microplate in quadruplicaat. Breng voor het oplosmiddel blanco 80 microliter folchoplosmiddel in viervoudige aan. Voeg voor normen ook 10, 30, 60, 90 en 120 microliter van de verdunde plantaardige oliestandaard toe in quadruplicaat.Plaats de microplaat in de rookkap op een voorverwarmde droge blokverwarming op 55 graden Celsius gedurende 20 tot 30 minuten totdat alle oplosmiddel is verdampt. Haal de microplaat uit het verwarmingsblok en laat afkoelen tot kamertemperatuur. Voeg vervolgens 30 microliter isopropylalcohol toe aan elke put en meng door op en neer te pipetten.Zorg ervoor dat alle pipettekanalen de oplossing mengen en de lipiden opnieuw inhouden, wat een homogene groene vloeistof oplevert. Voeg nu 200 microliter van één microgram per milliliter een nijlrode oplossing toe aan elke put, en pijp het 10 keer op en neer om te mengen. Na een vijf minuten incubatie bij kamertemperatuur, voeg 20 microliters van 50% bleekmiddel oplossing aan elke put, en pijp het op en neer vijf keer goed te mengen.Laat het plat 30 minuten incuneren bij kamertemperatuur. Na 30 minuten, lees de florescence in de monsters om de vijf tot 10 minuten op 530 nanometer excitatie, 575 nanometer emissie, met automatische cut offs ingesteld op 570 nanometer tot het signaal van de algen monsters stabiliseert. Deze procedure levert een tijdscursus van algel optische dichtheidsgegevens bij OD 550 nanometer op.Controle culturen werden geteeld op verse anate NH4 medium. Behandeling een, is co-culturen auxenochlorella protothecoides en azospirillum brasiliense geteeld op verse aangeboren NH4 medium. Behandeling twee, is een azinische A.Protothecoides geteeld op aangeboren NH4 medium aangevuld met 50 milligram per milliliter IAA, die volledig geremd algen groei.Behandeling drie, is azinic A.Protothecoides, geteeld op besteed medium van A.Brasilienes. De groeicurven tonen culturen van auxenochlorella protothecoides voer late logaritmische groei op 120 uur. Hier worden kernverloops gemaakt tussen de optische dichtheid op 550 nanometer en de uiteindelijke droge gewichtsconcentratie, met behulp van een tweede orde polynomiale pasvorm.Ten slotte kan de kleuring worden toegepast op de tijd cursus optische dichtheid gegevens om een droog gewicht groeicurve te verkrijgen. Dezelfde behandelingen worden hier gebruikt, behalve dat chlorella sorokiniana wordt gekweekt in plaats van auxenochlorella protothecoden. Procent droog gewicht neutrale lipide verkregen in de neutrale lipide test correleert goed met triose glycerol inhoud op een overeenkomstige dunne laag chromatografie plaat.In tegenstelling tot A.Protothecoides remde de IAA-behandeling de groei van C.Sorkiniana niet. Na lipidewinning van de algen kan de resterende celpallet worden geanalyseerd op het gehalte aan zetmeel en celwanden, wat een gedetailleerder beeld geeft van energieopslagproducten in de cel. De hier beschreven methoden hebben nieuwe ontdekkingen mogelijk gemaakt op het gebied van algel biobrandstoffen en afvalwaterbehandeling.In het bijzonder is dit systeem gebruikt om beter te begrijpen hoe bacteriën de groei van algel beïnvloeden.

cultivation-green-microalgae-bubble-column-photobioreactors-an-assay

Research

JoVE Journal

Environment

Milieu

Werkwijze voor de bepaling van vetzuren en samenstelling microalgen gebaseerd op mechanische celdisruptie, oplosmiddelhoudende vetextractie, verestering en kwantificatie en identificatie van vetzuren met gaschromatografie wordt beschreven. Een tripentadecanoin interne standaard wordt gebruikt ter compensatie van eventuele verliezen bij de winning en onvolledige omestering.

Analyse van vetzuurgehalte en Compositie in Microalgen

Een eenvoudig protocol om de neutrale vetgehalte van algen cellen te bepalen met behulp van een Nile Red kleuring procedure wordt beschreven. Deze tijdbesparende techniek biedt een alternatief voor traditionele-gravimetrische basis lipide kwantificering protocollen. Het is ontworpen voor de specifieke toepassing van controle bioproces prestaties.

Een eenvoudige en snelle protocol voor het meten van neutrale lipiden in algencellen met behulp van fluorescentie

Integratie van microalgencultivatiek met industrieel rookgas zal uiteindelijk zware metalen en andere anorganische verbindingen in de groeimedia introduceren. Deze studie presenteert een procedure die wordt gebruikt om het eindlot en de impact van zware metalen en anorganische verontreinigingen op de groei van Nannochloropsis salina gekweekt in fotobioreactoren te bepalen.

Kwantificering van zware metalen en andere anorganische contaminanten op de productiviteit van microalgen

Dit document beschrijft het montageproces en de werking van een fotokinetische biotactor met een schaalvergroting, die in combinatie met andere methoden kan worden gebruikt om de relevante kinetische groeiparameters te schatten. Dit systeem controleert de pH, het licht en de temperatuur voortdurend met behulp van sensoren, een dataverzamelings- en besturingseenheid en open-source data acquisition software.

Constructie en opstelling van een Benchschaal Alg Photosynthetic Bioreactor met Temperatuur, Licht en pH Monitoring voor Kinetische Groeitesten

Bench-Scale, Axenische teelt vergemakkelijkt microalgal karakterisering en productiviteit optimalisatie voor verdere proces scale-up. Photobioreactoren zorgen voor de nodige controle voor betrouwbare en reproduceerbaar microalgal experimenten en kunnen worden aangepast om microalgen veilig te cultiveren met de corrosieve gassen (CO2, dus2, No2) van gemeentelijke of industriële verbrandingsemissies.

Microalgen teelt en biomassa kwantificering in een Fotobioreactor met een tafel schaal met corrosieve rookgas

Er wordt een protocol beschreven om de koolstofdioxide in het rookgas van aardgascentrales te gebruiken om microalgen te cultiveren in open raceway-vijvers. Rookgasinjectie wordt geregeld met een pH-sensor en de groei van microalgen wordt gemonitord met realtime metingen van de optische dichtheid.

Koppeling van koolstofafvang uit een energiecentrale met semi-geautomatiseerde open racewayvijvers voor de teelt van microalgen

Dit protocol demonstreert het gebruik van een fenotype microarray (PM) technologieplatform om metabolische vereisten van Chlamydomonas reinhardtii, een groene microalg, te definiëren en een bestaand metabolisch netwerkmodel te verfijnen.

High-Throughput Metabole Profilering voor Modelverfijningen van Microalgen

Deze publicatie beschrijft het ontwerp van laboratoriumfotobioreactoren (PBR's) met aanpasbare lichtregimes. De groei van cyanobacteriën of microalgen, met bicarbonaat als koolstofbron, wordt continu bewaakt door de volumetrische zuurstofproductie te meten. Deze PBR's maken snelle, gerepliceerde laboratoriumgroeivergelijkingen mogelijk met weinig tussenkomst van de gebruiker tijdens experimenten.

Werking van laboratoriumfotobioreactoren met online groeimetingen en aanpasbare lichtregimes

Luchtverontreiniging heeft invloed op de kwaliteit van leven van alle organismen. Hier beschrijven we het gebruik van microalgenbiotechnologie voor de behandeling van biogas (gelijktijdige verwijdering van kooldioxide en waterstofsulfide) en de productie van biomethaan door middel van semi-industriële open algenvijvers met hoge snelheid en de daaropvolgende analyse van behandelingsefficiëntie, pH, opgeloste zuurstof en microalgengroei.

Biogaszuivering door het gebruik van een microalgenbacterieel systeem in semi-industriële algenvijvers met hoge snelheid

De huidige studie benadrukt de voordelen van het gebruik van de methode die door Jeffrey en Humphrey is ontwikkeld voor het extraheren en kwantificeren van vetoplosbare pigmenten uit microalgen. Deze methode dient als een waardevol hulpmiddel voor het beoordelen van de invloed van groeifactoren op de chlorofylproductie en de cellulaire inhoud in deze organismen.

Evaluatie van het effect van groeifactoren op de productie van chlorofyl A en B uit microalgen

Leer hoe je een Bubble Column Photobioreactor bouwt en gebruikt voor de teelt van groene microalgen. Deze kosteneffectieve methode maakt kwantitatieve analyse van neutrale lipiden mogelijk voor onderzoek naar algenbiobrandstoffen.

Teelt van groene microalgen in Bubble kolom Photobioreactors en een kwantitatieve analyse voor neutrale lipiden

Meer video's verkennen