Name: cultivation of green microalgae in bubble column photobioreactors and an assay for neutral lipids
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Cultivation of Green Microalgae in Bubble Column Photobioreactors and an Assay for Neutral Lipids at JoVE.com

この研究のためのサポートは、米国農務省国立食品研究所と農業ハッチ プロジェクト ALA0HIGGINS、学長、研究では、副社長とサミュエル モビルジン工学大学のオーバーン大学のオフィスによって提供されました。サポートは、NSF によって提供されたもあわせて 1438211 を付与します。

1. 気泡列フォトバイオリアクターのセットアップ
<ol><li>1 リットルのガラス瓶やハイブリダイゼーション チューブ (回路図と写真の図 1を参照) に付属しているプラスチックの蓋から通気孔のある蓋のセットを構築します。加湿器、混合トラップ、各空気リフト フォトバイオリアクターと各ボトル原子炉の蓋を構築します。<ol>
<li>¼"蓋に穴をあける: バイオリアクター?...

<ol>
	<li>Prandini, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhancement+of+nutrient+removal+from+swine+wastewater+digestate+coupled+to+biogas+purification+by+microalgae+Scenedesmus+spp.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phycoremediation+of+dairy+and+winery+wastewater+using+Diplosphaera+sp.+MM1.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dairy+Wastewaters+for+Algae+Cultivation,+Polyhydroxyalkanote+Reactor+Effluent+Versus+Anaerobic+Digester+Effluent.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cultivation+of+a+native+alga+for+biomass+and+biofuel+accumulation+in+coal+bed+methane+production+water.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oil+accumulation+mechanisms+of+the+oleaginous+microalga+Chlorella+protothecoides+revealed+through+its+genome,+transcriptomes,+and+proteomes.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combined+nitrogen+limitation+and+hydrogen+peroxide+treatment+enhances+neutral+lipid+accumulation+in+the+marine+diatom+Phaeodactylum+tricornutum.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biofuels+from+microalgae--A+review+of+technologies+for+production,+processing,+and+extractions+of+biofuels+and+co-products.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microalgae+-+Novel+highly+efficient+starch+producers.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Utilization+of+Volatile+Fatty+Acids+from+Microalgae+for+the+Production+of+High+Added+Value+Compounds.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioprocess+engineering+of+microalgae+to+produce+a+variety+of+consumer+products.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+new+method+for+genetic+transformation+of+the+green+alga+Chlorella+ellipsoidea.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mutate+Chlorella+sp.+by+nuclear+irradiation+to+fix+high+concentrations+of+CO2.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Techno-economic+analysis+of+autotrophic+microalgae+for+fuel+production.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+Scale+in+a+Photosynthetic+Reactor+System+for+Algal+Remediation+of+Wastewater.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cofactor+symbiosis+for+enhanced+algal+growth,+biofuel+production,+and+wastewater+treatment.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Algal-bacterial+synergy+in+treatment+of+winery+wastewater.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+thiamine+metabolites+and+spent+medium+from+Chlorella+sorokiniana+on+metabolism+in+the+green+algae+Auxenochlorella+prototheciodes.">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>L&#233;pinay, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=First+insight+on+interactions+between+bacteria+and+the+marine+diatom+Haslea+ostrearia:+Algal+growth+and+metabolomic+fingerprinting.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+of+three+microalgae+strains+and+nutrient+removal+from+an+agro-zootechnical+digestate.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Azospirillum+brasilense+Increases+CO2+Fixation+on+Microalgae+Scenedesmus+obliquus,+Chlorella+vulgaris,+and+Chlamydomonas+reinhardtii+Cultured+on+High+CO2+Concentrations.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+Escherichia+coli+on+mixotrophic+growth+of+Chlorella+minutissima+and+production+of+biofuel+precursors.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microplate+assay+for+quantitation+of+neutral+lipids+in+extracts+from+microalgae.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+impact+of+elevated+CO2+concentration+on+the+quality+of+algal+starch+as+a+potential+biofuel+feedstock.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+simple+method+for+the+isolation+and+purification+of+total+lipides+from+animal+tissues.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Informatics+for+improved+algal+taxonomic+classification+and+research:+A+case+study+of+UTEX+2341.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Biochemistry. , 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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chlorella+sorokiniana+UTEX+2805,+a+heat+and+intense,+sunlight-tolerant+microalga+with+potential+for+removing+ammonium+from+wastewater.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Annual International Meeting of the ASABE. , (2018).</li></ol>

藻類を培養する際に最も重要な生物または生物のグループの特定のニーズを理解しています。藻類が特定の非生物的要因 (温度、メディア、pH、光量、CO2レベルの通気率) の広い範囲の文化をここで説明した栽培システムを使用ことができます藻類は生物のニーズを調整する必要があります。クロレラとAuxenochlorellaの耕作のために使用されたここで説明したパラメーター?...

工学とバイオ テクノロジーで微細藻類のアプリケーションは、近年大きな関心を集めています。微細藻類が排水処理1,2,3,4、バイオ燃料生産5,6,7,8で使用するため研究されていると栄養補助食品・その他価値の高い製品9,10の生産。藻類も遺伝的変更される大きい率で特定のエンジニア リング アプリケーションの11,12の健康を改善するために。その結果、制御された設定で工業的に関連する生物の実験には大きな関心があります。このメソッドの目的は、管理された実験室では、文化の微細藻類に効果的なアプローチし成長とその藻の中性脂質含量を測定します。成長の改善率と微細藻類の中性脂質含量は13藻類バイオ燃料の実用化に向けた 2 つのキーのボトルネックとして識別されています。
幅広いアプローチは実験目的のため藻類培養に使用されています。一般に、これらのアプローチは大規模屋外栽培と小規模の屋内栽培の分けることができます。フォトバイオリアクターと開いている池で屋外栽培は実験室規模 (例えば藻類の新種高脂質のスケール アップをテストするため) に既に実績のあるプロセスをスケール アップを目的とした実験に適した14。ただし、屋内の小規模栽培は適切な新規または改善された藻類系統の開発時または生物学的メカニズムを理解することを目的とした実験を行います。これらの後者の場合生物学的態度の微妙な変化を引き出す心理学実験制御の高度が必要です。そのため、無菌共生栽培多くの場合必然的に大規模な屋外における拡張他の生物 (例えば細菌、他の藻類) に関連付けられている複雑な生物的要因を最小限に抑えるために必要があります。藻類や他の生物間の相互作用を学ぶ時でさえ、分子生物15,16,17交流を調べる実験条件の高度制御の使用が役立つことがわかりました。
小規模な屋内藻類栽培のカテゴリ内でのアプローチの範囲が使用されています。おそらく最も一般的なアプローチは、光銀行18,19下シェーカー テーブルの上のエルレンマイヤー フラスコで藻を成長することです。フラスコの上部に泡のプラグインを介して受動拡散によって酸素と CO2の交換が行われる。一部の研究者は、フラスコ20のアクティブな通気によってこの設定を改善しています。攪拌棒とアクティブな通気によって混合ボトルで藻類を育成する方法です。そのシンプルさにもかかわらず、我々 はフラスコやボトルの使用がしばしば生物複製間の一貫性のない結果につながることを発見しました。おそらくこれは位置の影響によるものです - 別の位置を受け取るまた炉内温度に影響を与える光の量が異なる。新しい位置に原子炉の毎日のローテーションは助けることが問題を軽減しないので藻類の成長の特定の段階 (例えば、早期指数) 他 (例えば、ログ フェーズ) よりポジショニング エフェクトにより敏感します。
技術的に洗練されたスペクトルの反対側にある商業のフォトバイオリアクターを完全に制御これらのシステムは継続的に監視し、藻類の成長を最適化するために原子炉で条件を調整します。プログラム可能な照明、リアルタイム温度コントロール、および pH コントロールがあります。残念なことに、彼らは高価であり、通常原子炉あたり数千ドルの費用。最も科学的なおよび工学のジャーナルは複数バイオリアクターの購入を施行した結果の生物学的レプリケーションを必要とします。ここでは提示バブル列原子炉システム シンプル (フラスコ) と高度 (バイオリアクターの完全に制御) 間の格差ラボ スケール藻類栽培へのアプローチその橋。ガス交換を促進し、原子炉をミックスする気泡上昇気泡列を使用します。このアプローチは、照明と温度制御のある程度を提供しますがコスト効率の高い方法で 。さらに、我々 はフラスコやボトルのアプローチと比較して統計的に有意な結果を得るために必要な生物学的複製の必要数を減らすこと生物的複製の間で非常に一貫した結果が得られるこのシステムを発見しました。また正常に藻類と細菌21の混合物を育成するこのシステムを使いました。藻類栽培に加えて培養藻の中性脂質含量を測定するための手順の概要を説明します。後者の方法はされている22、他の場所で公開されたが、我々 は正常にそれを使用する方法の詳細な手順を提供するためにここでプロシージャを含めます。

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Supplies for airlift photobioreactor setup</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1 L Pyrex bottles</td>
			<td>Corning</td>
			<td>16157-191</td>
			<td>For bottle reactors, humidifiers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/2&#34; hose clamp</td>
			<td>Home Depot</td>
			<td>UC953A</td>
			<td>or equivalent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/4&#34; female luer to barb</td>
			<td>Nordson biomedical</td>
			<td>Nordson FTLL360-6005</td>
			<td>1/4&#34; ID, PP</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/4&#34; ID, 3/8&#34; OD autoclaveable PVC tubing</td>
			<td>Thermo-Nalgene</td>
			<td>63013-244</td>
			<td>50&#39;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/4&#34; in O-rings</td>
			<td>Grainger</td>
			<td>1REC5</td>
			<td>#010 Medium Hard Silicone O-Ring, 0.239&#34; I.D., 0.379&#34;O.D.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/8&#34; Female luer to barb</td>
			<td>Nordson biomedical</td>
			<td>FTLL230-6005</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/8&#34; ID, 1/4&#34; OD autoclaveable PVC tubing</td>
			<td>Thermo-Nalgene</td>
			<td>63013-608</td>
			<td>250&#39;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/8&#34; male spinning luer to barb</td>
			<td>Nordson biomedical</td>
			<td>MLRL013-6005</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/8&#34; multiport barb</td>
			<td>Nordson biomedical</td>
			<td>4PLL230-6005</td>
			<td>1/8&#34; multiport barb</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/8&#34; NPT to barb</td>
			<td>Nordson biomedical</td>
			<td>18230-6005</td>
			<td>1/8&#34; 200 series barb</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/8&#34; panel mount luer</td>
			<td>Nordson biomedical</td>
			<td>Nordson MLRLB230-6005</td>
			<td>1/8&#34;, PP</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10 gallon fish tank</td>
			<td>Walmart</td>
			<td>802262</td>
			<td>Can hold up to 8 bioreactors depending on layout</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>100-1000 ccm flow meter</td>
			<td>Dwyer</td>
			<td>RMA-13-SSV</td>
			<td>For bottle reactors</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2 ft fluorescent light bank</td>
			<td>Agrobrite</td>
			<td>FLT24 T5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>200-2500 ccm flow meter</td>
			<td>Dwyer</td>
			<td>RMA-14-SSV</td>
			<td>For air regulation upstream of humidifier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>250 mL Pyrex bottles</td>
			<td>Corning</td>
			<td>16157-136</td>
			<td>For gas mixing after humidifier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50-500 ccm flow meter</td>
			<td>Dwyer</td>
			<td>RMA-12-SSV</td>
			<td>For hybridization tube reactors</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5-50 ccm flow meter</td>
			<td>Dwyer</td>
			<td>RMA-151-SSV</td>
			<td>For CO2 flow rate control</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Air filters 0.2 &#181;m</td>
			<td>Whatman/ Fisher</td>
			<td>09-745-1A</td>
			<td>Polyvent, 28 mm, 0.2 &#181;m, PTFE, 50 pack</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Check valves</td>
			<td>VWR</td>
			<td>89094-714</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Corning lids for pyrex bottles</td>
			<td>VWR</td>
			<td>89000-233</td>
			<td>10 GL45 lids</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Female luer endcap</td>
			<td>Nordson biomedical</td>
			<td>Nordson FTLLP-6005</td>
			<td>Female stable PP</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hybridization tubes</td>
			<td>Corning</td>
			<td>32645-030</td>
			<td>35x300 mm, pack of 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Light timer</td>
			<td>Walmart</td>
			<td>556393626</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Locknuts</td>
			<td>Nordson biomedical</td>
			<td>Nordson LNS-3</td>
			<td>1/4&#34;, red nylon</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Low profile magnetic stirrer</td>
			<td>VWR</td>
			<td>10153-690</td>
			<td>Low profile magnetic stirrer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Male luer endcap</td>
			<td>Nordson biomedical</td>
			<td>Nordson LP4-6005</td>
			<td>Male plug PP</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spinning luer lock ring</td>
			<td>Nordson biomedical</td>
			<td>Nordson FSLLR-6005</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stir bars - long</td>
			<td>VWR</td>
			<td>58949-040</td>
			<td>38.1 mm, for bottle reactors</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stir bars - medium</td>
			<td>VWR</td>
			<td>58949-034</td>
			<td>25 mm, for hyridization tubes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Supplies and reagents for culturing algae</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.2 &#181;m filters</td>
			<td>VWR</td>
			<td>28145-491</td>
			<td>13 mm, PTFE, for filtering spent media from daily culture sampling</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1 mL syringes</td>
			<td>Air-tite</td>
			<td>89215-216</td>
			<td>For filtering spent media from daily culture sampling</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1.5 mL tubes</td>
			<td>VWR</td>
			<td>87003-294</td>
			<td>Sterile (or equivalent)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10 mL Serological pipettes</td>
			<td>Greiner Bio-One</td>
			<td>82050-482</td>
			<td>Sterile (or equivalent)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>100 mm plates</td>
			<td>VWR</td>
			<td>25384-342</td>
			<td>100x15 mm stackable petri dishes, sterile</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>15 mL tubes</td>
			<td>Greiner Bio-One</td>
			<td>82050-276</td>
			<td>Sterile (or equivalent), polypropylene</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2 mL Serological pipette tips</td>
			<td>Greiner Bio-One</td>
			<td>82051-584</td>
			<td>Sterile (or equivalent)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2 mL tubes</td>
			<td>VWR</td>
			<td>87003-298</td>
			<td>Sterile (or equivalent)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50 mL tubes</td>
			<td>Greiner Bio-One</td>
			<td>82050-348</td>
			<td>Sterile (or equivalent), polypropylene</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96 well microplate</td>
			<td>Greiner Bio-One</td>
			<td>89089-578</td>
			<td>Polystyrene with lid, flat bottom</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inocculating loops</td>
			<td>VWR</td>
			<td>80094-478</td>
			<td>Sterile (or equivalent)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Liquid carbon dioxide tank and regulator</td>
			<td>Airgas</td>
			<td>CD-50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Supplies and reagents for lipid extraction and neutral lipid assay</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2 mL bead tubes</td>
			<td>VWR</td>
			<td>10158-556</td>
			<td>Polypropylene tube w/ lid</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96 well microplates</td>
			<td>Greiner Bio-One</td>
			<td>82050-774</td>
			<td>Polypropylene, flat bottom</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bleach</td>
			<td>Walmart</td>
			<td>550646751</td>
			<td>Only use regular bleach, not cleaning bleach</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>BDH1133-1LP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>BDH</td>
			<td>BDH20864.400</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nile red</td>
			<td>VWR</td>
			<td>TCN0659-5G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pasteur pipette tips</td>
			<td>VWR</td>
			<td>14673-010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium chloride</td>
			<td>BDH</td>
			<td>BDH9286-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vegetable oil</td>
			<td>Walmart</td>
			<td>9276383</td>
			<td>Any vegetable oil should work as long as it is fresh</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zirconia/ silica beads (0.5 mm diameter)</td>
			<td>Biospec products</td>
			<td>11079105z</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Equipment</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Analytical balance</td>
			<td>Mettler-Toledo</td>
			<td>XS205DU</td>
			<td>Capable of at least 4 decimal accuracy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bead homogenizer</td>
			<td>Omni</td>
			<td>19-040E</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Benchtop micro centrifuge</td>
			<td>Thermo</td>
			<td>Heraeus Fresco 21 with 24x2</td>
			<td>Including rotor capable of handling 1.5 and 2 mL tubes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dry block heater</td>
			<td>VWR</td>
			<td>75838-282</td>
			<td>Including dry block for a microplate</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Freeze dryer</td>
			<td>Labconco</td>
			<td>7670520</td>
			<td>2.5L freeze drying system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Large benchtop centrifuge</td>
			<td>Thermo</td>
			<td>Heraeus Megafuge 16R Tissue</td>
			<td>Including rotors capable of handling 400 mL bottles, 50 mL tubes, and 15 mL tubes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microplate reader</td>
			<td>Molecular Devices</td>
			<td>SpectraMax M2</td>
			<td>Capable of reading absorbance and fluorescence</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vortex mixer</td>
			<td>VWR</td>
			<td>10153-838</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

cultivation of green microalgae in bubble column photobioreactors and an assay for neutral lipids

廃棄物処理、バイオ燃料、高付加価値製品の製造などエンジニア リング アプリケーションのための微細藻類の研究に大きな関心があります。ほとんどの新しい研究努力は、実験室規模で開始、再現可能な方法で微細藻類を培養するためのコスト効果の高い方法の必要性があります。ここでは、我々 は微細藻類培養実験室規模フォトバイオリアクターと成長、その藻の中性脂質含量を測定するための効果的な方法を伝えます。指示は、フォトバイオリアクター システムを設定する方法についても含まれます。例の生物がクロレラとAuxenochlorellaの種、幅広い非藻類種の藻類の共培養を含む微細藻類を育成するこのシステムを合わせることができます。株式文化最初フォトバイオリアクターにおける菌の生成するボトルで栽培しています。藻類は集中し、フォトバイオリアクター バッチ モードでの栽培のために転送。サンプルは光学濃度測定のため毎日収集されます。バッチ文化の終わり、セル洗浄、遠心分離機による収穫、凍結乾燥、最終的な乾燥重量濃度。最終的な乾燥重量濃度を使用して、光学濃度と乾燥重量濃度の間の相関関係を作成します。Folch 法の改良はその後凍結乾燥バイオマスから総脂質を抽出するため、抽出物はマイクロ プレート法を用いた中性脂質内容の検定します。このアッセイは、以前公開されているが、プロトコルの手順は、エラーが頻繁に発生する重要な手順を強調するここに含まれていた。ここで説明したバイオリアクター システムは、単純なフラスコ栽培と商業のバイオリアクターを完全に制御のニッチを埋めます。治療あたり 3-4 生物だけでも複製、藻類を培養へのアプローチは、成長と脂質の試金でタイトな標準偏差に 。

この手順には、外径 550 nm (図 4 a) 藻類の光学密度データの時間コースが得られます。光学濃度と乾燥重量集中できるデータに関連する (図 4 b)。これは、最初に凍結乾燥のステップの後の最終的な乾燥重量藻類濃度計算で。次に、実際の乾燥重量濃度と文化シリアル希釈 (サンプリングの最後の日に実行されます) の光学密?...

Watch this Scientific Journal Video about Cultivation of Green Microalgae in Bubble Column Photobioreactors and an Assay for Neutral Lipids at JoVE.com

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

ここでは、ラボスケール バブル列フォトバイオリアクターを構築および微細藻類培養に使用するプロトコルを提案する.文化成長率と中性脂質含量の定量のためのメソッドも提供します。

中性脂質のバブル列フォトバイオリアクターとアッセイで緑の微細藻類の栽培

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

このプロトコルは、微細藻類を成長させるためにバブルカラムフォトバイオリアクターシステムの構築と使用のための指示を提供し、アルゲルバイオ燃料、廃水処理、またはアルゲル生物学を研究している人にとって興味深いはずです。我々は、非常に評判の高い結果を生成するために尖塔原子炉システムを発見しました。原子炉システムはまた、藻類の広い範囲にカスタマイズ可能であり、多くの商業製品よりもはるかに少ないコストです。この手順のデモンストレーションは、私の研究室の大学院生であるQichen Wangです。バブルカラムフォトビリアクタのセットアップを開始するには、テキストプロトコルに記載されているように、1リットルのガラスボトルとハイブリダイゼーションチューブのプラスチック製蓋から一連の通気蓋を構築します。1/8インチパネルマウントルアーフィッティングの踏み板の上に1/4インチOリングを滑らせ、蓋に穴を開けた1/4インチの穴にスライドさせます。蓋が2つのOリングの間に挟まれるように、糸の上に2番目の1/4インチを滑ります。その後、ロックナットをスレッドに滑り込ませ、それを締めてパネルマウントルアーを所定の位置に固定します。今、蓋から突き出て、露出した男性のルアーにロックリングにスナップします。蓋の穴ごとにこの手順を繰り返します。バブルコラムとボトルリアクタに使用される蓋の場合は、1/8インチID PVCチューブの1 1/2インチピースにバーブフィッティングに1/8インチのメスルアーを取り付けます。蓋に露出した男性のルアーフィッティングのそれぞれにこれらを取り付けます。1/8インチ片の片方の自由端にチェックバルブを接続します。その後、蓋から突き出た1/8インチチューブの2番目の部分に男性のルアーをバーブフィッティングに接続します。回転ロックリングを所定の位置にクリックし、0.2ミクロンのエアフィルタをこれに固定します。空気のコンプリートアセンブリは、システム、魚のタンク、攪拌プレート、および光をテキストプロトコルとして提供します。真空ポンプを使用してスーパーナテントを取り除くことによって、定住した微細藻類ストックを濃縮します。各ボトルに培地の100ミリリットル未満を残しますが、落ち着いた藻類を取り除くのは避けてください。藻類スラリーを吊り下げ、無菌50ミリリットル遠心管に移します。遠心分離機は、さらに藻類を濃縮するために5分間Gを1,000回回行う。バイオセーフティキャビネットでは、12個のフォトバイオリアクターに対して約80ミリリットルの藻類濃縮物の総体積を達成するのに十分なスーパーナテントを取り外します。ペレットを掃除機をかけないようにします。藻類濃縮物を滅菌容器に移す。今度は、滅菌10ミリリットル血清ピペットを用いて、各フォトバイオリアクターに6ミリリットルの藻類スラリーを加えます。培地中に藻類を混合するバイオリアクターを旋回します。血清ピペットを使用して各バイオリアクターから2ミリリットルのサンプルを引き出し、2ミリリットルチューブに移します。培養の進行を監視するために、24時間ごとに2ミリリットルのサンプルを収集します。テストストリップを使用してサンプルのphをチェックし、必要に応じてリアクタを調整します。バイオリアクターの蓋を締め、すべてのバイオリアクターを魚のタンク水浴に入れます。エアーレーション、二酸化炭素、照明を種に適したレベルに調整します。サンプリング後毎日バイオリアクターの位置を回転させます。各培養サンプルの200マイクロリットルを96ウェルマイクロプレートのウェルに三重に塗布します。その後、550ナノメートルと680ナノメートルで光学密度を測定します。各バイオリアクターから一定量の藻類培養物を、本校のシリンダーで測定し、遠心分離機ボトルに移します。培養物4、696倍Gを5分間遠心分離する。慎重に掃除機をかけることによってスーパーナテントを捨てます。ペレットをラベル付き50ミリリットルチューブに移します。遠心分離器ボトルを蒸留水でリンスし、内容物を50ミリリットルのチューブに移します。総容積が45ミリリットルを超えないようにしてください。テキストプロトコルに記載されているように藻類ペレットを洗浄した後、スーパーナテントを廃棄する。その後、各50ミリリットルのチューブに蒸留水7.5ミリリットルを加えます。さて、50ミリリットルのチューブを渦し、藻類スラリーを15ミリリットルのチューブを予め計量したチューブに移します。50ミリリットルのチューブを追加の蒸留水でリンスし、液体を15ミリリットルのチューブに移し、それらのチューブの総体積を12ミリリットル未満に保ちます。15ミリリットルのチューブを遠心し、スーパーナテントを以前のように捨ててから、凍結乾燥に備えて少なくとも30分間、ペレットでマイナス80度で凍結します。20ミリグラムの凍結乾燥藻類を含む2ミリリットルのチューブに1.5ミリリットルのフォルチ溶媒を加えます。液体レベルが2ミリリットルに達するまで、ジルコニアシリカビーズを約0.5ミリリットルずつ各チューブに注ぎます。1秒間に6.5メートルの速度で20秒間、ビーズミルの藻類サンプルを均質化します。サンプルを冷やすために30秒間氷にチューブを移します。次に、脂質を完全に抽出するためにさらに5回繰り返す。ステンレス鋼のワイヤーメッシュディスクを含む5ミリリットルのシリンジを通してホモゲネートをフィルターし、ビーズを歪み、15ミリリットルチューブに濾液を集めます。1.5ミリリットルのフォルチ溶媒でビーズを洗い、必要に応じて注射器で液体を押し通します。この洗浄をさらに2回繰り返し、15ミリリットルチューブ内のすべての濾液を回収し、約6ミリリットルの最終体積を得る。15ミリリットルチューブの葉エキスに0.9%の塩化ナトリウム溶液の1.2ミリリットルを加え、よく混ぜる渦を加えます。15ミリリットルチューブを6,000倍Gで5分間遠心分離する。15ミリリットルチューブの側面の線を使用して、最も近い0.1ミリリットルに下部クロロホルム相体積を記録します。その後、ガラスの牧草地のピペットを使用してガラスの下段に下相を移します。中性脂質アッセイを行うために、メタノールで脂質抽出物及び植物油標準を3倍希釈する。希釈した各々について、サンプルは4倍に96ウェルポリプロピレンマイクロプレートに80マイクロリットルを加えます。溶剤ブランクの場合は、80マイクロリットルのフォルチ溶媒を4倍に塗布します。規格では、希釈された植物油基準の10、30、60、90、および120マイクロリットルを4倍に加えます。すべての溶媒が蒸発するまで、予熱した乾燥ブロックヒーターの55°Cで20〜30分間、フュームフードにマイクロプレートを置きます。マイクロプレートを加熱ブロックから取り出し、室温まで冷却します。その後、各ウェルにイソプロピルアルコールの30マイクロリットルを追加し、上下にピペットを入れて混合します。すべてのピペットチャネルが溶液を混合し、脂質を再懸濁し、均質な緑色の液体を得ることを確認してください。さて、各井戸に1ミリリットル1ミリリットル1マイクログラムの200マイクロリットルを加え、それを上下に10回パイプして混ぜます。室温で5分間のインキュベーションの後、各ウェルに50%漂白剤溶液の20マイクロリットルを加え、それを5回上下にパイプしてよく混ぜます。プラットを室温で30分間インキュベートしておきます。30分後、530ナノメートルの励起、575ナノメートルの放出で5〜10分ごとにサンプルの蛍光を読み、藻類サンプルからの信号が安定するまで570ナノメートルに設定されます。この手順は、OD 550ナノメートルでアルゲル光学密度データの時間経過を生成します。コントロール培養は、新鮮なアネイトNH4培地上で栽培された。治療1は、新鮮な先天的なNH4培地上で成長したプロテキノクロレラ原虫とアゾスピリルムブラジリアンセとの共培養である。治療2は、アガエ成長を完全に阻害した1ミリリットルIAAあたり50ミリグラムを添加した先天的なNH4培地上で成長したアジニックA.プロトテコイドである。治療3は、アジニックA.プロトテコイドであり、A.ブラジリアンから使用済み培地上で成長する。成長曲線は、120時間で後期対数成長に入るオーキセノクロレラ原皮血症の文化を示す。ここに示されているのは、550ナノメートルでの光学密度と最終的な乾燥重量濃度との間の共結合曲線であり、2次多項式適合を用いた。最後に、着色は、乾燥重量成長曲線を得るために時間経過光学密度データに適用することができる。クロレラ・コロキニアナがプロテトテコイドの代わりに培養される点を除いて、ここでも同じ治療法が使用されています。中性脂質アッセイで得られる%乾燥重量中性脂質は、対応する薄層クロマトグラフィー板上のトリオスグリセロール含有量とよく相関する。A.プロトテコイドとは異なり、IAA治療はC.ソルキニアナの成長を阻害しなかった。藻類の脂質抽出後、残りの細胞パレットは、そのデンプンおよび細胞壁含有量について分析することができ、細胞内のエネルギー貯蔵産物のより詳細な画像を提供する。ここで説明する方法は、アルゲルバイオ燃料と廃水処理の分野で新たな発見を可能にしました。具体的には、細菌がアルゲルの成長にどのように影響するかをよりよく理解するために使用されてきました。

Research

JoVE Journal

Environment

Analysis of Fatty Acid Content and Composition in Microalgae

微細藻類中の脂肪酸含量および組成の分析

A method to determine the content and composition of total fatty acids present in microalgae is described. Fatty acids are a major constituent of ...

Optimize Flue Gas Settings to Promote Microalgae Growth in Photobioreactors via Computer Simulations

計算機シミュレーションを通してフォトバイオリアクターで藻類の成長を促進するために排煙設定を最適化

Flue gas from power plants can promote algal cultivation and reduce greenhouse gas emissions1. Microalgae not only capture solar energy more efficiently ...

Transcript and Metabolite Profiling for the Evaluation of Tobacco Tree and Poplar as Feedstock for the Bio-based Industry

バイオベースの産業の原料としてたばこ木とポプラの評価のための転写産物および代謝物プロファイリング

The global demand for food, feed, energy, and water poses extraordinary challenges for future generations. It is evident that robust platforms for the ...

Quantification of Heavy Metals and Other Inorganic Contaminants on the Productivity of Microalgae

重金属や微細藻類の生産性に関するその他の無機汚染物質の定量

Increasing demand for renewable fuels has researchers investigating the feasibility of alternative feedstocks, such as microalgae. Inherent advantages ...

Measuring and Mapping Patterns of Soil Erosion and Deposition Related to Soil Carbonate Concentrations Under Agricultural Management

測定と土壌侵食と堆積土炭酸濃度農業経営に関連のパターンのマッピング

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes ...

Collection and Extraction of Occupational Air Samples for Analysis of Fungal DNA

コレクションと真菌 DNA の分析のための産業大気サンプルの抽出

Traditional methods of identifying fungal exposures in occupational environments, such as culture and microscopy-based approaches, have several ...

The Plant Infection Test: Spray and Wound-Mediated Inoculation with the Plant Pathogen Magnaporthe Grisea

The Plant Infection Test: Spray and Wound-Mediated Inoculation with the Plant Pathogen Magnaporthe Grisea

植物感染試験: スプレーと傷を介した植物病原体イネいもち病菌接種

Plants possess a powerful system to defend themselves against potential threats by pathogenic fungi. For agriculturally important plants, however, current ...

An Anaerobic Biosensor Assay for the Detection of Mercury and Cadmium

水銀、カドミウムの検出のための嫌気性バイオ アッセイ

Mercury (Hg) bioavailability to microbes is a key step to toxic Hg biomagnification in food webs. Cadmium (Cd) transformations and bioavailability to ...

Detection of Tilapia Lake Virus Using Conventional RT-PCR and SYBR Green RT-qPCR

ティラピア湖ウイルスを使用して従来 RT-PCR および SYBR の検出グリーン Rt-qpcr

The aim of this method is to facilitate the fast, sensitive and specific detection of Tilapia Lake Virus (TiLV) in tilapia tissues. This protocol can be ...

Chemical Isolation, Quantification, and Separation of Skin Lipids from Reptiles

爬虫類から皮膚脂質の分離、定量、化学分離

Reptiles signal to conspecifics using lipids in their skin, primarily to enable mate tracking and assessment. The isolation of these lipids has utility in ...