Name: Selüloz Fabrikası Atık Akışlarında Mikrobiyal Büyümeyi Kolaylaştırma Yöntemleri ve Kültürlenmiş Mikropların Biyolojik Bozunma Potansiyelinin Karakterizasyonu (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-12-12T14:15:00.000+00:00
Duration: 16 min 33 s
Description: Öğrenin, selüloz fabrikası atık akışlarında mikrobiyal büyümeyi kolaylaştırma yöntemlerini ve kültürlenmiş mikropların biyolojik bozunma potansiyelini karakterize etme tekniklerini. Bu yöntem, sürdürülebilir atık yönetimi uygulamalarına katkı sağlar.

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

Siyah likörü sağladığı için Jim McMurray'e ve GC-MS'deki yardımları için Dr. David Tilotta ve August Meng'e teşekkür ederiz. Stephanie L. Mathews'e destek, USDA Ulusal İhtiyaçlar Bursu (ödül numarası 2010-38420-20399) tarafından sağlandı.

1. Siyah Likörün Toplanması ve Büyüme Kültürleri için Siyah Likörün Hazırlanması
<ol>
	<li>Steril bir cam şişede kraft çürütücüye bağlı çıkış valfinden siyah bir likör numunesi alın ve aşağıdaki adımlara geçmeden önce oda sıcaklığına soğumasını bekleyin. 
	Nötralizasyon</li>
	<li>Bir karıştırma çubuğu ile donatılmış 500 ml'lik bir behere 100 ml siyah likör örneği ekleyin.</li>
	<li>Beheri bir karıştırma plakasına yerleştirin ve hızı orta seviyeye ayarlayın.</li>
	<li>Siyah likör viskoz hale gelene kadar (gliserole benzer viskozite) yavaşça fosforik asit damlaları ekleyin.</li>
	Siyah <li>likör çözeltisinin tamamını 50 ml'lik konik tüplere yavaşça dökerek ve 9.300 x g'da 30 dakika santrifüjleyerek alikotlayın.</li>
	<li>Süpernatanı behere yerleştirin ve pH test şeritlerini kullanarak pH'ı ölçün. Çökeltilmiş lignin peleti atılabilir ve tehlikeli olmayan katı atık olarak işlenebilir.</li>
	<li>Fosforik asit eklemeye devam edin ve pH şeritleri süpernatantın nötr pH'ını gösterene kadar çözeltiyi santrifüjleyin. 
	Sterilizasyon</li>
	<li>Kirletici bakterileri gidermek için çözeltiyi 0,22 μm'lik bir filtreden geçirin ve filtrelenmiş çözeltiyi saklama için steril bir kaba koyun. Oda sıcaklığında saklayın.</li>
</ol>
2. Lignoselüloz Ekstraksiyonu
Karbonhidrat Ayrımı
<ol>
	<li>5 g şalt otu, çam veya Bermuda otu (1 mm veya daha küçük parçacık boyutuna öğütülmüş) 500 ml'lik bir Erlenmeyer şişesine yerleştirin. Daha sonra şişeye 200 ml damıtılmış veya deiyonize su, 7.5 g NaClO2, 2.5 ml buzlu asetik asit ve bir karıştırma çubuğu ekleyin.</li>
	<li>Şişeyi, 1 saat boyunca 80 ° C'de bir karıştırma plakasının üzerine yerleştirilmiş bir yağ banyosuna yerleştirin. Karıştırma plakasının hızını orta olarak ayarlayın.</li>
	<li>Şişeye ilave 7.5 g NaClO2 ve 2.5 ml buzlu asetik asit ekleyin. 80 °C'de yağ banyosunda 30 dakika karıştırmaya devam edin.</li>
	<li>Önceki adımı 2x tekrarlayın (Not: lignoselülozik biyokütle içeren şişeye toplam 30 gNaClO2 ve 10 ml buzlu asetik asit eklenir). Çözeltiyi oda sıcaklığına soğutun.</li>
	<li>Bir Büchner hunisine bir yaprak filtre kağıdı yerleştirin. Huniyi bir yan kol şişesinin üzerine yerleştirin ve bir elektrikli süpürgeye takın.</li>
	<li>Çözeltiyi yavaşça huniye dökün.</li>
	<li>Katı malzemeyi 3x 100 ml damıtılmış veya deiyonize su ile yıkayın. Katı malzemeyi yıkadıktan sonra süzüntüyü atın.</li>
	<li>1 g katı malzeme ayırın ve temiz bir filtre kağıdına yerleştirin.</li>
	<li>Bu katı malzemeyi gece boyunca 50 °C fırında kurutun. Numuneyi fırından çıkardıktan sonra, 'holoselüloz' etiketli bir saklama kabına yerleştirin.</li>
	<li>Kalan katı maddeyi 500 ml'lik bir Erlenmeyer şişesinde 250 ml %10 NaOH (h/h) içine ekleyin. Şişeyi bir tıpa ile kapatın.</li>
	<li>Çözeltiyi 70 °C'de 1 saat boyunca 250 rpm'de çalkalayarak bir inkübatöre yerleştirin.</li>
	<li>Çözeltiyi oda sıcaklığında 30 dakika soğutun.</li>
	<li>Filtre kağıdı ve bir yan kol şişesine bağlı Büchner hunisini kullanarak katı malzemeyi çıkarın.</li>
	<li>Katı malzemeyi temiz bir filtre kağıdı tabakasına 50 °C'lik bir fırına aktarın ve gece boyunca kurumasını bekleyin.</li>
	<li>Kalıntı kuruduktan sonra, bir saklama kabına koyun ve 'selüloz' olarak etiketleyin.</li>
	<li>Süzüntüyü adım 2.13'ten 500 ml'lik bir Erlenmeyer şişesine aktarın ve 30 ml asetik asit ve 250 ml izopropil alkol ekleyin. Şişeyi kapatın ve çözeltiyi oda sıcaklığında en az 8 saat tezgah üstüne yerleştirin.</li>
	<li>Çözeltinin tamamını 50 ml'lik konik tüplere aktarın ve çözeltiyi 30 dakika boyunca 9.300 x g'da santrifüjleyin. Çözeltiyi dikkatlice konik tüpten pipetleyin ve atın.</li>
	<li>Peletleri 30 ml damıtılmış veya deiyonize su içinde girdaplama ile yeniden süspanse edin.</li>
	<li>Peleti iyice yıkamak için 2.17-2.18 15 adımlarını tekrarlayın.</li>
	<li>Süpernatanı çıkarın ve peleti dondurarak kurutma için saklayın. Dondurularak kurutulduktan sonra numuneyi toplayın ve 'hemiselüloz' etiketli bir şişeye koyun. 
	Lignin ayrımı 
	Karaaslan ve ark. 12</li>
	<li>500 ml 0.25 M NaOH ve% 30 etanol çözeltisine 5 g şalt otu, çam veya Bermuda otu (1 mm veya daha küçük parçacık boyutuna öğütülmüş) ekleyin. Bulamacı 75 ° C'de bir inkübatöre yerleştirin ve 250 rpm'de 2 saat çalkalayın.</li>
	<li>Çözeltiyi oda sıcaklığına soğutun.</li>
	<li>Bir Büchner hunisine bir yan kol şişesinin üzerine bir yaprak filtre kağıdı yerleştirin. Bir vakuma takın ve çözeltiyi yavaşça huniye dökün.</li>
	<li>Katı malzemeyi atın.</li>
	<li>Süzüntüyü içeren şişeye bir karıştırma çubuğu ekleyin ve şişeyi orta hıza ayarlanmış bir karıştırma plakasının üzerine yerleştirin. 2.0'lık bir pH elde edilene kadar (yaklaşık 20 ml) çözeltiye damla damla konsantre hidroklorik asit ekleyin.</li>
	<li>Asitlenmiş çözeltinin gece boyunca oda sıcaklığında oturmasına izin verin.</li>
	<li>Çözeltiyi konik tüplerde 30 dakika boyunca 9.300 x g'da santrifüjleyin. Solüsyonu konik tüpten dikkatlice pipetleyin ve atın.</li>
	<li>Peletleri 30 ml damıtılmış veya deiyonize su içinde girdaplama ile yeniden süspanse edin.</li>
	<li>Peleti iyice yıkamak için 2.27-2.28 15x adımlarını tekrarlayın.</li>
	<li>Santrifüjlemeden sonra, süpernatanı çıkarın ve peleti dondurarak kurutma için saklayın. Dondurularak kurutulduktan sonra, numuneyi 'lignin' etiketli bir şişeye yerleştirin.</li>
</ol>
3. Mikrobiyal Büyüme Kültürlerinin Hazırlanması
Agar Plakaları
<ol>
	<li>Plakaları dökmeden önce M9 minimal media13 agar'a %0,2 (a/h) steril lignoselüloz ekstraksiyon ürünleri ekleyin.</li>
	Yaklaşık <li>2.0 OD ile M9 minimal ortamında büyütülen yaklaşık 200 ul bakteri kültürüne sahip çizgili katılaşmış plakalar.</li>
	<li>Plakaları 37 °C'de inkübe edin ve büyümeyi izleyin. 
	Sıvı Kültürler</li>
	<li>Steril 125 ml'lik bir şişeye 50 ml steril Luria-Bertani (LB) ortamı13 veya M9 minimal ortamı13 ekleyin. Lignoselüloz ekstraksiyon ürünlerinin %10 (h/v) veya %0.2'si (a/h) oranında siyah likör ekleyin.</li>
	<li>Ortamı, yaklaşık 2.0'lık bir OD'de% 0.1 (h / h) bakteri kültürü ile aşılayın.</li>
	<li>Kültürleri 37 ° C'de 200 rpm'de çalkalayarak inkübe edin.</li>
	<li>Optik yoğunluğu (λ = 600 nm) ölçerek kültürleme döneminde her 6 saatte bir büyümeyi değerlendirin. Kültürün 1 ml'lik bir alikotunu bir küvete yerleştirin. Aşılanmamış ortama karşı köreltilmiş kültürün optik yoğunluğunu belirleyin.</li>
	<li>Bakterileri orta log fazında anaerobik bir serum şişesine aktarın.
	<ol>
		<li>Anaerobik serum şişesini hazırlamak için: serum şişesini aerobik koşullar ve otoklav altında bir bütil kauçuk tıpa ve alüminyum kıvrımlı bir üst kısım ile kapatın. Sterilizasyondan sonra serum şişesindeki üst boşluğu değiştirmeyin.</li>
		<li>50 ml'lik kültürün tamamını 125 ml'lik şişeden bir şırınga kullanarak kapalı steril serum şişesine aktarın.</li>
		<li>200 rpm'de çalkalanarak 37 °C'de inkübe edin.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. GC-MS için Numune Hazırlama
Örnekleri Raj, Reddy ve Chandra14'e göre hazırlayın. Karşılaştırma için kullanılan negatif kontrol, %10 siyah likörlü M9 minimal ortamdan oluşur ve aynı zamanda aşılanmamış numune olarak da adlandırılır.
<ol>
	<li>Aşılanmamış ve aşılanmış bakteri kültürlerini (50 ml) 450 saatlik inkübasyondan sonra 30 dakika boyunca 9.300 x g'da santrifüjleyin.</li>
	<li>10 ml süpernatanı bir cam test tüpüne aktarın. (Not: Plastik, aşağıdaki adımlarda yer alan kimyasallarla uyumlu değildir.)</li>
	<li>Süpernatanı konsantre HCl ile pH 1-2'ye asitleştirin.</li>
	<li>3 hacim etil asetat (30 ml) ekleyin, tüpün kapağını kapatın ve 4-6x ters çevirerek karıştırın.</li>
	<li>Temiz bir cam test tüpüne az miktarda susuz Na2S04 (1-2 g) koyun.</li>
	<li>Tek kullanımlık bir cam Pasteur pipeti ile pipetleyerek etil asetat çözeltisinden organik tabakayı (üstte) dikkatlice toplayın.</li>
	<li>Organik tabakayı susuzNa2S04ile test tüpüne yerleştirin.</li>
	<li>Karıştırmak için test tüpüne hafifçe vurarak organik tabakayı susuz Na2S04 üzerinde susuzlaştırın. Yavaş yavaş az miktarda susuzNa2S04ekleyin ve büyük topaklar kalmayana kadar karıştırın.</li>
	<li>Bir vakuma bağlı bir yan kol şişesinin üstündeki bir Büchner hunisine bir filtre kağıdı yaprağı yerleştirin.</li>
	<li>Çözeltiyi huniye dökün. Katı malzemeyi atın.</li>
	<li>Çözeltiyi bir buharlaşma şişesine aktarın ve süzüntüyü döner bir buharlaştırıcı kullanarak buharlaştırın.</li>
	<li>3 mg etil asetat ekstraksiyon kalıntısını 2 ml'lik bir amber kromatografi şişesine yerleştirin.</li>
	<li>Kalıntıyı 100 μl 1,4-dioksan ve 10 μl piridin ilavesiyle çözün.</li>
	<li>Trimetilkolorsilan% 99: 1 (BSTFA) ile 50 μl N, O-Bis (trimetilsilil) trifloroasetamid ekleyin. Daha sonra 60 °C'de 15 dakika çalkalayarak bir inkübatöre koyun.</li>
	<li>Numuneleri kullanana kadar 4 °C'de saklayın.</li>
</ol>
5. GC-MS
Bir kütle spektrometresi (MS) ile arayüzlü gaz kromatografını (GC), polar olmayan bir kılcal kolon ve taşıyıcı gaz olarak 1 ml/dk akış hızına sahip helyum ile donatın.
<ol>
	<li>Fırın sıcaklığı 50 °C'de stabilize edildikten sonra, 1/50 bölme oranında 1 μl numune enjekte edin.</li>
	<li>Kolonu 50 °C'de 5 dakika tutun ve 5 °C/dk'da 280 °C'ye yükseltin. 280 °C'lik son sıcaklığı 20 dakika koruyun.</li>
	<li>Gaz kromatografı ile kütle spektrometresi arasındaki transfer hattını 300 °C'de tutun.</li>
	<li>15 dakikalık bir çözücü gecikmesi seçin.</li>
	<li>70 eV elektron enerjisinde 10-500 (m/z) aralığı arasında elektron iyonlaşma kütle spektrumlarını kaydedin.</li>
	<li>Yukarıdaki gibi standart türevlendirin ve kromatograf yapın. Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) kütle spektral veritabanındaki satın alınan standartların veya verilerin bekletme sürelerini karşılaştırarak bileşikleri tanımlayın.</li>
</ol>

<ol><li>Tejado, A., Pena, C., Labidi, J., Echeverria, J. M., Mondragon, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physico-chemical+characterization+of+lignin+from+different+sources+for+use+in+phenol-formaldehyde+resin+synthesis%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresource+Technol%22%5BJournal%5D)">Physico-chemical characterization of lignin from different sources for use in phenol-formaldehyde resin synthesis.</a> Bioresource Technol. 98, 1655-1663 (2007).</li>
<li>Brannvall, E. Overview of pulp and paper processes. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBrannvall%2C+E+%22Pulp+and+paper+chemistry+and+technology%22">Pulp and paper chemistry and technology</a>. Elk, M., Gellerstedt, G., Henriksson, G. 2, De Gruyter. 1-12 (2009).</li>
<li>Biermann, C. J. Pulping fundamentals. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBiermann%2C+CJ+%22Handbook+of+pulping+and+papermaking%22">Handbook of pulping and papermaking</a>. , 2nd edition, Academic Press INC. 55-100 (1996).</li>
<li>Sjöström, E. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSj%C3%B6str%C3%B6m%2C+E+%22Wood+chemistry%3A+fundamentals+and+applications%22">Wood chemistry: fundamentals and applications</a>. , 2nd, San Deigo Academic Press. (1924).</li>
<li>Philbrook, A., Alissandratos, A., Easton, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biochemical+processes+for+generating+fuels+and+commodity+chemicals+from+lignocellulosic+biomass%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Biochemical processes for generating fuels and commodity chemicals from lignocellulosic biomass.</a> Environ. Biotechnol. , 39-63 (2013).</li>
<li>Sanchez, R., Ferrer, A., Serrano, L., Toledano, A., Labidi, J., Rodriguez, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hesperaloafunifera+as+a+raw+material+for+integral+utilization+of+its+components%5BTitle%5D)+AND+%22BioResources%22%5BJournal%5D)">Hesperaloafunifera as a raw material for integral utilization of its components.</a> BioResources. 6 (1), 3-21 (2011).</li>
<li>Font, X., Caminal, G., Gabarrel, X., Romero, S., Vicent, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Black+liquor+detoxification+by+laccase+of+Trametesversicolorpellets%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Chemical+Tech.+Biotech%22%5BJournal%5D)">Black liquor detoxification by laccase of Trametesversicolorpellets.</a> J. Chemical Tech. Biotech. 78, 548-554 (2003).</li>
<li>Zimmerman, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Degradation+of+lignin+by+bacteria%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Degradation of lignin by bacteria.</a> J. Biotechnol. 13, 119-130 (1990).</li>
<li>Ahamad, M., Taylor, C. R., Pink, D., Burton, K., Eastwood, D., Bending, G. R., Bugg, T. D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+novel+assay+for+lignin+degradation%3A+comparative+analysis+of+bacterial+and+fungal+lignin+degraders%5BTitle%5D)+AND+%22Mol.+Biosystems%22%5BJournal%5D)">Development of novel assay for lignin degradation: comparative analysis of bacterial and fungal lignin degraders.</a> Mol. Biosystems. 6, 815-821 (2010).</li>
<li>Ramchandra, M., Crawford, D. L., Hertel, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+an+extracellular+lignin+peroxidase+of+the+lignocellulolyticactinomycete+Streptomyces+viridosporus%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Environ.+Micro%22%5BJournal%5D)">Characterization of an extracellular lignin peroxidase of the lignocellulolyticactinomycete Streptomyces viridosporus.</a> Appl. Environ. Micro. 54, 3057-3063 (1988).</li>
<li>Mishra, M., Thakur, I. S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMishra%2C+M+%22Microorganisms+in+environmental+management%3A+microbes+and+the+environment%22">Microorganisms in environmental management: microbes and the environment</a>. Satyanarayana, T., Johri, B. N., Prakash, A. , Springer. (2012).</li>
<li>Karaaslan, A. M., Tshabalala, M. A., Wood Bushcle-Diller, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((hemicellulose+chitosan-based+semi-interpenetrating+network+hydrogels%3A+mechanical%2C+swelling+and+controlled+drug+release+properties%5BTitle%5D)+AND+%22BioResources%22%5BJournal%5D)">hemicellulose chitosan-based semi-interpenetrating network hydrogels: mechanical, swelling and controlled drug release properties.</a> BioResources. 5 (2), 1036-1054 (2010).</li>
<li>Lech, K., Brent, R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLech%2C+K+%22Short+protocols+in+molecular+biology%22">Short protocols in molecular biology</a>. Ausubel, F. M., Brent, R., Kingston, R. E., Moore, D. D., Seidman, J. G., Smith, J. A., Kevin, S. , 2nd, John Wiley & Sons. (1992).</li>
<li>Raj, A., Krishna Reddy, M. M., Chandra, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+low+molecular+weight+aromatic+compounds+by+gas+chromatography-mass+spectrometry+%28GC-MS%29+from+kraft+lignin+degradation+by+three+Bacillus+sp%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+Biodeterior.+Biodegradation%22%5BJournal%5D)">Identification of low molecular weight aromatic compounds by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) from kraft lignin degradation by three Bacillus sp.</a> Int. Biodeterior. Biodegradation. 59, 292-296 (2007).</li>
<li>Chandra, R., Raj, A., Purohit, H. J., Kapley, A. Biodegradation of kraft lignin by three pure and mixed aerobic bacterial cultures isolated from pulp and paper sludge. Proceeding of the 25th international symposium on toxicology environmental and occupational health, , (2005).</li>
<li>Chen, Y., Chai, L., Tang, C., Yang, Z., Zheng, Y., Shi, Y., Zhang, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kraft+lignin+biodegradation+by+Novosphingobium+sp.+B-7+and+analysis+of+the+degradation+process%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresource+Technol%22%5BJournal%5D)">Kraft lignin biodegradation by Novosphingobium sp. B-7 and analysis of the degradation process.</a> Bioresource Technol. 123, 682-685 (2012).</li>
<li>Bandounas, L., Wierckx, N. J., de Winde, J. H., Ruijssenaars, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Isolation+and+characterization+of+novel+bacterial+strains+exhibiting+ligninolytic+potential%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Isolation and characterization of novel bacterial strains exhibiting ligninolytic potential.</a> BMC Biotechnol. 11 (94), (2011).</li>
<li>Chandra, R., Abhishek, A., Sankhwar, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bacterial+decolorization+and+detoxification+of+black+liquor+from+rayon+grade+pulp+manufacturing+industry+and+detection+of+their+metabolic+products%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresource+Technol%22%5BJournal%5D)">Bacterial decolorization and detoxification of black liquor from rayon grade pulp manufacturing industry and detection of their metabolic products.</a> Bioresource Technol. 102, 6429-6436 (2011).</li>
<li>Gellerdtedt, G. Chemistry of Bleaching of Chemical Pulp. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGellerdtedt%2C+G+%22Pulp+and+Paper+Chemistry+and+Technology%22">Pulp and Paper Chemistry and Technology</a>. Ek, M., Gellerstedt, G., Henriksson, G. 2, De Gruyter. 201-237 (2009).</li>
<li>Kringstad, K. P., Lindstrom, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spent+liquors+from+pulp+bleaching%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Sci.+Tech%22%5BJournal%5D)">Spent liquors from pulp bleaching.</a> Environ. Sci. Tech. 18, 236-247 (1984).</li>
</ol>

Yazarlar, rekabet eden hiçbir finansal çıkarları olmadığını beyan ederler.

Bu protokol, kağıt hamuru atıklarını bozabilecek mikroorganizmaları, kağıt hamuru atıklarında büyüme sırasında kullanılan karbon kaynaklarını ve kağıt hamuru atıkları üzerinde yetiştirildiğinde üretilen mikrobiyal metabolik ürünleri tanımlamayı amaçlayan tekniklerin bir kombinasyonunu açıklamaktadır. Bu protokolün başarısını mikrobiyal çevresel izolatla gösterdik: %10 siyah likör üzerinde büyüyebilen ve lignoselüloz ekstraksiyon bileşenlerini büyüme için tek karbon kaynağı olarak kullanabilen fakültatif bir anaerob. Bu p...

Ahşabın hamur haline getirilmesi, minimum atıkla bir sistem oluşturmak için uzun yıllar boyunca optimize edilmiş, kimyasal olarak yoğun bir süreçtir. Bununla birlikte, bu sürecin bazı çıktıları daha yüksek değerli ürün(ler) üretmek için kullanılabilir. Siyah likör böyle bir örnektir. Dünya lignin üretiminin %85'ini temsil eden baskın kimyasal hamurlaştırma yöntemi olan kraft işleminden üretilir1. Kraft işlemi (Şekil 1), odun liflerinden2,3 lignini çözmek için sıcaklık (160-200 °C), basınç (120 psig) ve beyaz likörde bulunan kimyasalları (sodyum hidroksit ve sodyum sülfür) kullanır. Siyah likör lignin, organik asitler ve polisakkarit bozunma yan ürünleri içerir4. Aşağı akış kağıt yapımı ve kağıt hamuru işlemleri için termal enerji sağlayan geri kazanım kazanında buhar üretmek ve kimyasalları geri kazanmak için yakılır. Hamur haline getirme ile üretilen siyah likörün hacmi, geri kazanım kazanının etkili bir şekilde işleyebileceği miktarı aşabilir. Siyah likörün atık su olarak atılması sucul flora ve faunayı olumsuz etkiler ve bu nedenle bir seçenek değildir. Büyüme için siyah likör kullanabilen mikrobiyal organizmaların uygulanması, kimyasal geri kazanımın artırılması ve hamurlaştırma sisteminin genel yaşam döngüsü analizini iyileştirecek katma değerli ürün(ler)in üretilmesi açısından faydalı olacaktır. Lignin türevi monomerlerin kimyasal ve biyolojik dönüşümü, gıda tatlandırıcıları ve koku katkı maddeleri olarak kullanılmak üzere vanilin ve sinnamik asit, plastik ve reçineler için kullanılan fenol ve yakıt5 için kullanılabilecek sikloheksan'ı başarıyla üretmiştir.
Bu hamur atığının biyolojik bozunması üzerine önceki çalışmalar lignin depolimerizasyonuna odaklanmıştı. Uluslararası Lignin Enstitüsü (ILI), her yıl 40-50 milyon ton arasında lignin üretildiğini bildirmektedir (http://www.ili-lignin.com/aboutlignin.php). Bu ligninin sadece% 1.5'i ticari endüstriyel işlemler için kullanılmaktadır6. Fanerochaete ve Trametes cinslerinin beyaz çürüklük mantarları tarafından üretilen lakkaz ve peroksidaz enzimleri ile lignin depolimerizasyonu uzun uzadıya incelenmiştir7. Nocardia ve Rhodococcus8, Pseudomonas putida mt-29 ve Streptomyces viridosporus T7A10 gibi aromatik bileşikleri parçaladığı bilinen toprak bakterilerinin de lignin bozunması yapabildiği gösterilmiştir. Kağıt hamuru atıklarının bakteriyel bozunması umut vericidir, çünkü bazı bakteriler hamurlaştırma atığı atıklarını karakterize eden tuzlu ve alkali (pH 10-14) koşullarda gelişebilir11. Lignin, siyah likörün ana bileşeni olsa da, mikroorganizmalar siyah likörü oluşturan diğer bileşenleri de bozabilir. Bu teknikler yalnızca lignin parçalayıcı mikroorganizmaları tanımlamaz, ancak daha fazla işlenmiş bileşenleri yerine doğrudan hamur haline getirme atığı siyah likörüne uygulanabilen mikroorganizmaları tanımlamaya hizmet eder.
Siyah likör toplandı ve nötralizasyon ve filtre sterilizasyonu yoluyla mikrobiyal büyüme için modifiye edildi. Yeni bir lignoselüloz ekstraksiyon protokolü tarafından üretilen lignoselülozik bileşenler üzerinde minimal ortam büyüme deneyleri ile çevresel bir mikrobiyal izolat için mikrobiyal büyüme gereksinimleri tanımlanmıştır. Büyüme ortamı, tek karbon kaynağı olarak siyah likör üzerinde yetiştirildiğinde çevresel mikrobiyal izolatın metabolik ürünlerini belirlemek için gaz kromatografisi-kütle spektrometresi (GC-MS) ile analiz edildi. Bu tekniklerin kombinasyonu, siyah likör gibi kağıt hamuru değirmeni atıkları üzerinde yetiştirildiğinde bir mikroorganizmanın metabolik kapasitesini belirlemek için bir değerlendirme aracı sağlar. Bu tür tekniklerin kullanılması, yan ürünlerin üretilmesi için belirli mikroorganizmaların kağıt hamuru değirmeni atıklarına uygulanmasının değeri hakkında da fikir verir.

<table><tbody><tr><td>1,4-Dioksan (Sertifikalı ACS)</td><td>Fisher</td><td>D111</td><td>Yanıcı, önceden oksitlenebilir kimyasal</td></tr><tr><td>Siyah Likör</td><td>North Carolina Eyalet Üniversitesi Orman Biyomalzemeleri Bölümü</td><td>N/A</td><td>pH 12.72, %13.67 katı madde</td></tr><tr><td>Etanol (mikrobiyoloji sınıfı)</td><td>Fisher</td><td>BP2818</td><td></td></tr><tr><td>Etil Asetat (ACS reaktif sınıfı)</td><td>EMD</td><td>EX0240-9</td><td>Yanıcı</td></tr><tr><td>Buzlu asetik asit (Sertifikalı ACS)</td><td>EMD</td><td>AX0073</td><td>Aşındırıcı</td></tr><tr><td>Guaiacol</td><td>Sigma Aldrich</td><td>PHR1136</td><td>Yutulduğunda zararlı, aşındırıcı</td></tr><tr><td>HP-5 kılcal kolon</td><td>Agilent</td><td>19091J-577</td><td>60 m x 0,18 mm iç çap, 0,18 & mu; m kalınlık</td></tr><tr><td>Hidroklorik asit (sertifikalı ACS)</td> <td>EMD</td><td>HX0603P</td><td></td></tr><tr><td>N, O-Bis (trimetilsilil) trifloroasetamid ile trimetilkolorsilan% 99: 1 (BSTFA)</td> <td>Fluka</td><td>15238</td><td>Yanıcı, temas ile cilt yanıklarına ve göz hasarına neden olur</td></tr><tr><td>Na 2 SO 4 (FCC sınıfı)</td> <td>VWR</td><td>BDH8026</td><td></td></tr><tr><td>NaClO2 (% 80)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>244155</td><td>Yanıcı, toksik&nbsp; &nbsp;</td></tr><tr><td>NaOH (sertifikalı ACS)</td><td>EMD</td><td>1.06498.1000</td><td>Aşındırıcı</td></tr><tr><td>Alkacid pH test şeritleri</td><td>Fisher</td><td>A979</td><td></td></tr><tr><td>Fosforik Asit (sertifikalı ACS)</td><td>Fisher</td><td>A242</td><td></td></tr><tr><td>Polaris Q kütle spektrometresi&nbsp;</td><td>Thermo Electron Corporation</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Piridin (% 99)</td> <td>Alfa Aesar</td><td>A12005</td><td>Yanıcı, cilt ile temasında toksik</td></tr><tr><td>Switchgrass</td><td>Kiraz Araştırma Çiftliği Goldsboro, NC</td> N<td>/A</td><td>Hasat Ağustos 2011</td></tr><tr><td>Thermo Finnigan eser gaz kromatografı</td><td>Thermo Electron Corporation</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Whatman no. 1 filtre kağıdı</td><td>Whatman</td><td>1001-150</td><td></td></tr></tbody></table>

selüloz fabrikası atık akışlarında mikrobiyal büyümeyi kolaylaştırma yöntemleri ve kültürlenmiş mikropların biyolojik bozunma potansiyelinin karakterizasyonu

Methods for Facilitating Microbial Growth on Pulp Mill Waste Streams and Characterization of the Biodegradation Potential of Cultured Microbes

Kraft işlemi, yüksek kaliteli bir kağıt üretecek kağıt hamuru için lignoselüloz içindeki polisakkaritlerden ligninin ayrılması için odun yongalarına uygulanır. Siyah likör, kraft işlemi tarafından üretilen ve aşağı akış biyodönüşüm potansiyeline sahip bir hamurlaştırma atığıdır. Bununla birlikte, lignoselüloz kaynaklarının inatçı doğası, siyah likör içindeki mevcut organik karbonun çoğunluğunu oluşturan kimyasal türevleri ve bazik pH'ı, bu atık malzemenin mikrobiyal biyolojik bozunması için zorluklar ortaya koymaktadır. Mikrobiyal büyüme için siyah likörün toplanması ve modifikasyonu için yöntemler, bu hamur atığının lignin, organik asitler ve polisakkarit bozunma yan ürünlerini değerli kimyasallara dönüştürmek için kullanılmasını amaçlamaktadır. Sunulan lignoselüloz ekstraksiyon teknikleri, kültürlenmiş mikroorganizmaların metabolik kapasitelerini anlamak için lignoselüloz büyüme substratlarının hazırlanması için tekrarlanabilir bir yöntem sağlar. Gaz kromatografisi-kütle spektrometresinin kullanılması, hamurlaştırma atıkları üzerinde mikroorganizmaların büyümesinden kaynaklanan fermantasyon ürünlerinin tanımlanmasını ve miktarının belirlenmesini sağlar. Bu yöntemler birlikte kullanıldığında, kağıt hamuru sistemine daha fazla değer sağlayacak ve atık su atıklarını azaltacak fermantasyon ürünleri üretme potansiyeline sahip mikroorganizmaların metabolik aktivitesinin belirlenmesini kolaylaştırabilir, böylece potansiyel kağıt değirmenciliği karlarını artırabilir ve siyah likör için ek kullanımlar sunabilir.

Kraft hamurlaştırma işleminde oluşan siyah liquorun toplanması ve modifikasyonu (Şekil 1), bu hamurlaştırma atığının tek bir bakteriyel izolatın veya karışık kültürün biyobozunur kapasitesini belirlemek için kullanılmasına olanak tanıyacaktır. Şekil 2, tek başına LB besiyerinde ve %10 nötralize edilmiş siyah liquor ile takviye edilmiş LB besiyerinde kültüre edilen mikrobiyal çevresel izolatın optik yoğunluk ile ölçülen aerobik büyümesini göstermektedir. Bu sonuçlar, bu bakterinin nötrali...

Endüstriyel atıklar, mikrobiyal büyümeyi analiz etmek için toplanabilir ve değiştirilebilir. Lignoselüloz ekstraksiyon teknikleri, spesifik biyolojik bozunma kabiliyetini analiz etmek için bileşenler sağlar. Gaz kromatografisi-kütle spektrometresi, hamur atıkları üzerinde yetiştirilen mikroorganizmaların fermantasyon ürünlerini tanımlar. Bu yöntemler, mikroorganizmaların hamur atıklarını parçalamak için metabolik kapasitesini belirler.

Selüloz Fabrikası Atık Akışlarında Mikrobiyal Büyümeyi Kolaylaştırma Yöntemleri ve Kültürlenmiş Mikropların Biyolojik Bozunma Potansiyelinin Karakterizasyonu

The kraft process is applied to wood chips for separation of lignin from the polysaccharides within lignocellulose for pulp that will produce a high ...

Aşağıdaki deneyin genel amacı, bir mikroorganizmanın veya mikroorganizma konsorsiyumlarının, büyüme için hamurlaştırma atığı olan Siyah Likörü kullanma yeteneğini, siyah likörün büyüme için kullanılan bileşenlerini ve bu hamurlaştırma atığının mikrobiyal metabolizması sonucunda üretilen ürünleri belirlemektir. Bu, hamurlaştırma atığı olan Siyah likörün toplanması ve bir kültür ortamı bileşeni olarak kullanıma hazırlanmasıyla gerçekleştirilir. İkinci adım olarak, mikroorganizmaların karbon kaynağı gereksinimlerini belirlemek için kullanılan lignoselüloz bileşenleri ekstrakte edilir.Mikroorganizmaların siyah likör ve bileşenleri üzerinde büyüme yeteneğini belirlemek amacıyla, bir sonraki besiyerleri hazırlanır, ekim yapılır ve mikrobiyal büyüme açısından analiz edilir. Sonuçlar, minimal besiyeri agar plaklarında gözlemlenen büyüme ve GCMS analizleri temelinde, mikrobiyal çevresel izolatın büyüme ve metabolik ürün sentezi için siyah likörü tek karbon kaynağı olarak kullandığını göstermektedir. Bu yöntemle ilgili ilk fikri, mikropların kağıt hamuru atık ürünleri üzerinde büyüyebilme olasılığını ve bu mikropları doğrudan bir hamur fabrikasından izole edebileceğimizi tartıştığımızda edin

methods-for-facilitating-microbial-growth-on-pulp-mill-waste-streams

Research

JoVE Journal

Environment

Çevre

Kağıt Değirmeni Atık Akışlarında Mikrobiyal Büyümeyi Kolaylaştırma Yöntemleri ve Kültürel Mikropların Biyolojik Bozunma Potansiyelinin Karakterizasyonu

Kaynak: Villela, H. D. M . ve diğerleri. Metaorganizma Araştırması ve Koruma için Biyoremediasyon ve Probiyotik Geliştirme için Mikrobiyal Suşların Araştırılması. J. Vis. Exp. (2019).Bu video, EE2 içeren ortamda kirletici bozucu deniz bakterilerinin seri seyreltme, koloni seçimi ve büyüme yoluyla izole edilmesini göstermektedir. Protokol, tek karbon kaynağı olarak EE2'yi kullanarak, bu çevresel kirletiyi metabolize edebilen bakteri suşlarını tanımlar.

Deniz Bakterilerinin Kirletici Bozucu Suşların İzolasyonu Taraması

Etiketli plastik film "biyolojik" malç olarak tarımsal kullanım için ticari olarak kullanılabilir. Toprak çekici bir bertaraf yöntemi temsil eder, ama saha şartlarında bozulma kötü anlaşılmaktadır. Bu çalışmanın amacı, alanında mezar sonra plastik malç filmleri kolonize yerli toprak mantar ve bakterileri izole etmek için yöntemler geliştirmektir.

Biyobozunur Plastik Malç Filmler Aşağı Breaking potansiyeli ile Yerli Toprak Mikroorganizmaların izolasyonu Tarımda Kullanılan

Bir potansiyostat tarafından kontrol edilen üç elektrotlu bir kurulum kullanılarak beslenen kesikli bir reaktörde anodik elektroaktif mikrobiyal biyofilmlerin kronoamperometrik büyümesi gösterilmiştir. Hücre dışı elektron transferi, elektron vericisinin varlığında ve elektron vericisinin yokluğunda döngüsel voltametri kullanılarak karakterize edilir. Temel veri analizi gösterilmiştir.

Büyüme, Bakım ve Temel Karakterizasyonu: Atık Su Elektroaktif mikrobiyel filmlerin Türetilmiş

Burkholderia sartisoli RP037-mChe ile bir bütün hücre bioreporter deney, bir su doymamış model sisteminde hava dolu gözenekler köprü misel aktif taşıma sonra bakteriyel indirgenmesi için uygun bir organik kirlilik (örneğin, floren) fraksiyonları tespit etmek için geliştirilmiştir.

A Whole Hücre Bioreporter Yaklaşımı Su Doymamış Sistemleri Organik Kontaminantların Taşıma ve Biyoyararlanımını Değerlendirmek için

Biyofilmlerin çevreleriyle karmaşık etkileşimleri vardır. Biyofilm-çevre etkileşimlerini kapsamlı bir şekilde araştırmak için, burada biyofilm gelişimi için heterojen kimyasal ortam oluşturmak, yerel akış hızını ölçmek ve biyofilm kolonileri içinde ve çevresinde kütle taşınmasını analiz etmek için bir dizi yöntem sunuyoruz.

Biyofilm ve Habitat Heterojen Eş-geliştirme karakterize Yöntemleri

Yüksek yoğunluklu biyoreaktör (HDBR) olarak adlandırılan yeni bir reaktör tasarımı, yüksek yoğunluklu mikrobiyal toplulukların yetiştirilmesi ve incelenmesi için sunulmuştur. Burada, HDBR, karışık bir yüksek yoğunluklu alg topluluğu tarafından nitrojen metabolizmasının incelenmesi için bir fotobiyoreaktör (PBR) konfigürasyonunda başarıyla uygulanmaktadır.

Çeşitli mikrobiyal Toplulukları Yüksek Yoğunluklu Yetiştirme için Yeni Bir Biyoreaktör

Akış sitometrik çözümlemesi saf kültürler araştıran ve mikrobiyal topluluk dinamikleri izleme için değerli kanıtlamıştır. Biz üç kapsamlı iş akışları, örnekleme veri analizi için saf kültürler ve net Orta de olduğu gibi zorlu matrisler, karmaşık toplulukları için gelen sırasıyla mevcut.

Karakteristik Microbiome Dynamics-akış sitometresi doğal topluluklar için iş akışları saf kültürler dayalı

Kirlilik tüm biyomları etkiler. Deniz ortamları özellikle, özellikle mercan resifleri, dünya üzerindeki en hassas ekosistemler biri etkilenmiştir. Biyoremediasyon, organizmaların kirleticileri bozabilme kapasitesidir. Burada, mercanlar için biyoremediasyon yeteneği ve potansiyel probiyotik özellikleri sunan mikropları izole etmek ve test etmek için metodolojileri tanımlıyoruz.

Metaorganizma Araştırma ve Koruma için Biyoremediasyon ve Probiyotikler Gelişimi için Mikrobiyal Suşların Prospektileri

Bu protokol, yüksek verimli 96 kuyulu sabitlenmiş kapak statik biyofilm taraması için kendinden montajlı derin kuyu PCR plakalı cihazları kullanarak biyofilm büyümesi ve biyokütle ölçümleri yapmak için metodoloji sunar.

PCR-Plate Deep Well Microplate Cihazları Kullanılarak Daha Büyük Bakteriyel Biyofilm Biyokütlesinin Oluşturulması

Burada, inatçı materyallerin parçalanmasında rol oynayan mantar suşlarını aramak için toprak biyoçeşitliliğini taramak için bir protokol sunuyoruz. İlk olarak, hümik asitler veya lignoselüloz üzerinde büyüyebilen mantar suşları izole edilir. Aktiviteleri daha sonra hem enzimatik testlerde hem de hidrokarbonlar ve plastikler gibi kirleticiler üzerinde test edilir.

İnatçı Malzemelerin Parçalanmasında Rol Oynayan Mantarlar için Toprak Biyoçeşitliliğinden İzolasyon ve Tarama

Bu protokol, anaerobik koşullar altında karmaşık dışkı topluluklarının sürekli akış kültürü için kullanılacak mini biyoreaktör dizilerinin montajını detaylandırır. Daha fazla analiz için reaktörlerin montajı, aşılanması ve numune alınması yöntemlerini de tartışıyoruz.

Karmaşık dışkı topluluklarının sürekli kültürü için biyoreaktör düzeneği

Öğrenin, selüloz fabrikası atık akışlarında mikrobiyal büyümeyi kolaylaştırma yöntemlerini ve kültürlenmiş mikropların biyolojik bozunma potansiyelini karakterize etme tekniklerini. Bu yöntem, sürdürülebilir atık yönetimi uygulamalarına katkı sağlar.

Selüloz Fabrikası Atık Akışlarında Mikrobiyal Büyümeyi Kolaylaştırma Yöntemleri ve Kültürlenmiş Mikropların Biyolojik Bozunma Potansiyelinin Karakterizasyonu (Video) | JoVE Journal

Selüloz Fabrikası Atık Akışlarında Mikrobiyal Büyümeyi Kolaylaştırma Yöntemleri ve Kültürlenmiş Mikropların Biyolojik Bozunma Potansiyelinin Karakterizasyonu

Daha fazla video keşfet