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

USDA национального института продовольствия и сельского хозяйства Hatch проекте ALA0HIGGINS и отделениями университета Оберн Провост, вице-президент по исследованиям и Самуэль Ginn инженерного колледжа была оказана поддержка для этого исследования. Поддержка была также оказана NSF Грант CBET-1438211.

1. Установка столбца фотобиореакторах пузырь
<ol><li>Постройте набор вентилируемые крышки от пластиковые крышки, которые пришли с стеклянные бутылки 1 Л и гибридизации трубки (см. Рисунок 1 для схемы и фотографии). Конструкция крышки для увлажнителя, смешивая ловушки, кажды...

<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>

Самым важным соображением при культивировании водорослей является понимание конкретных потребностей организма или группы организмов. Водоросли выращивания системы, описанные здесь могут быть использованы для культуры широкий спектр водорослей, но конкретные абиотические факторы (?...

Приложение микроводорослей в инженерии и биотехнологии привлекла большой интерес в последние годы. В настоящее время изучаются микроводорослей для использования в сточных вод лечения1,2,3,4, биотоплива производство5,6,7,8и производство пищевых добавок и других дорогостоящих продуктов9,10. Водоросли также генетически изменяются большей скоростью в целях повышения их пригодности для конкретных инженерных приложений11,12. Следовательно существует большой интерес к экспериментам с промышленно соответствующих организмов в контролируемых параметров. Цель этого метода является общаться эффективный подход к культуре микроводорослей в контролируемой лабораторной среде, а также для измерения роста и липидный нейтральными содержание этой водоросли. Улучшение роста ставок и содержание липидов нейтральных микроводорослей были определены как два основных узких мест к коммерциализации водорослей биотоплива13.
Широкий спектр подходов были использованы для культуры водорослей для экспериментальных целей. В общем эти подходы можно разделить между крупномасштабных выращивания и мелких Крытый культивирования. Выращивания в фотобиореакторах и открытых прудах подходит для экспериментов, направленных на расширение масштабов процессов, которые уже доказали в лабораторном масштабе (например, для проверки масштабов нового штамма высокой липидов водорослей)14. Однако крытый культивирования небольших уместно, при разработке новых или усовершенствованных водорослей штаммов или проведения экспериментов, направленных на понимание биологических механизмов. В этих последних случаях высокая степень экспериментальных управления требуется дразнить из тонкие изменения в биологических поведение. С этой целью стерильных культурах часто требуется для того, чтобы свести к минимуму комплекс биотические факторы, связанные с другими организмами (например бактерии, другие водоросли), которые неизбежно расти в крупномасштабных наружных систем. Даже при изучении взаимодействия среди водорослей и других организмов, мы обнаружили, что использование высоко контролируемых экспериментальных условиях полезно при изучении молекулярной обмен среди организмов15,16,17.
В рамках категории мелких водорослей Крытый культивирования был использован целый ряд подходов. Вероятно наиболее распространенным подходом является для выращивания водорослей в колбах Эрленмейер шейкер таблицы под легкие банка18,19. Путем пассивной диффузии через пены вилка в верхней части колбы происходит обмен кислорода и CO2 . Некоторые исследователи улучшили эту структуру путем активного вентилирования флаконы20. Другой подход заключается в том, чтобы культивировать водоросли в бутылки, смешанные перемешать бар и активного вентилирования. Несмотря на их простоту мы обнаружили, что использование настоев и бутылки часто приводит к непоследовательным результатам среди биологических реплицирует. Предположительно это из-за позиции эффекты - разные позиции получать различное количество света, которые также влияют на температуру внутренних реактора. Ежедневные вращения реакторов для новых позиций может помочь, но не облегчить проблемы, потому что некоторые этапы роста водорослей (например, рано экспоненциальное) более чувствительны к позиционной эффектов, чем другие (например, журнал фаза).
На противоположной стороне спектра технологической сложности являются полностью контролируемой коммерческих фотобиореакторах. Эти системы постоянно контролировать и корректировать условия в реакторе для оптимизации роста водорослей. Они имеют программируемые освещение, контроль в реальном времени температуры и контроля рН. К сожалению они являются дорогостоящими и обычно стоит несколько тысяч долларов в реактор. Большинство научных и технических журналов требуют биологических репликации результатов, требуя покупки нескольких биореакторов. Мы представляем здесь системы Реактор колонки пузыря, мосты разрыв между простой (колба) и сложные (полностью контролируемой биореакторе) подходит для выращивания водорослей лаборатории масштаба. Колонны пузырьковые использовать рост пузырьки газа для облегчения газообмена и смешивать реактора. Этот подход предоставляет некоторую степень контроля над освещением и температуры, но делает это в экономически эффективным способом. Кроме того мы нашли эту систему весьма последовательной результаты среди биологических реплицирует, сократить необходимое количество биологических реплицирует, необходимые для того, чтобы получить статистически значимые результаты, когда по сравнению с подходом колбу или бутылку. Мы также использовали эту систему успешно культивировать смеси водорослей и бактерий21. Помимо выращивания водорослей мы наметим процедура измерения содержания нейтральных липидов в культивированный водорослей. Последний метод был опубликован других22, но мы включают процедуры здесь предоставлять пошаговые инструкции о том, как успешно использовать его.

<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

Существует значительный интерес к изучению микроводорослей для инженерных приложений, таких как производство биотоплива, высокой стоимости продуктов и для обработки отходов. Как большинство новых разработок начинаются в лабораторном масштабе, существует необходимость для экономически эффективных методов для культивирования микроводорослей в духе воспроизводимость. Здесь мы общаемся эффективный подход к культуре микроводорослей в лабораторных фотобиореакторах и для измерения роста и липидный нейтральными содержание этой водоросли. Инструкции по настройке системы photobioreactor также включены. Хотя пример организмы являются видов хлореллы и Auxenochlorella, эта система может быть адаптирована к развивать широкий спектр микроводорослей, включая совместное культуры водорослей с не водоросли видов. Сначала фонда культуры выращиваются в бутылки производить посевным материалом для photobioreactor системы. Водоросли посевным материалом сконцентрированы и переданы фотобиореакторах для выращивания в пакетном режиме. Образцы собираются ежедневно для оптической плотности чтений. В конце пакетной культуры клетки собирают на центрифуге, промывают и лиофилизированный для получения окончательного сухого веса концентрации. Концентрация окончательный сухого веса используется для создания корреляции между оптической плотности и концентрации сухого веса. Модифицированный метод Folch впоследствии используется для извлечения общих липидов из лиофилизированной биомассы и экстракт assayed его нейтральной липидов содержимого с помощью Гонав пробирного. Этот assay были опубликованы ранее, но протокол шаги были включены здесь, чтобы выделить важнейшие шаги в процедуре, где часто возникают ошибки. Биореактор системы, описанные здесь заполняет нишу между простой настой выращивания и полностью контролируемые коммерческих биореакторов. Даже с только 3-4 биологического реплицирует за лечение, наш подход к культивирования водорослей приводит к жесткой стандартных отклонений в рост и липидного анализы.

Эта процедура дает время курса водорослевого оптической плотности данных од 550 Нм (рис. 4A). Оптической плотности и сухой вес концентрации, данные могут быть связаны (рис. 4В). Это достигается путем первого расчета концентрации водорослей ?...

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

Здесь мы представляем протокол для создания лаборатории шкала пузырь столбец фотобиореакторах и использовать их для микроводорослей культуры. Он также предоставляет метод для определения темпов роста культуры и содержание нейтральных липидов.

Выращивание зеленых микроводорослей в фотобиореакторах колонки пузыря и Assay для нейтральные липиды

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

Этот протокол содержит инструкции по строительству и использованию системы Bubble Column Photobioreactor для выращивания микроводоразводов, и должен быть интерес для тех, кто изучает алгель биотоплива, очистки сточных вод, или алгель биологии. Мы нашли систему реактора шпиля для того чтобы произвести высоки авторитетные результаты. Реакторная система также настраивается на широкий зазвон водорослей и стоит гораздо меньше, чем многие коммерческие предложения.Демонстрацией процедуры будет Цичен Ван, аспирант моей лаборатории. Чтобы начать установку Bubble Column Photobioreactors, построить набор вентилируемых крышки из пластиковых крышек одного литра стеклянных бутылок и гибридизации труб, как описано в текстовом протоколе. Slip 1 / 4 дюйма O кольцо над протекторами 1/8-дюймовый панель крепления приманки установки, и слайд это в 1 / 4 дюйма отверстие пробурено в крышке.Проскользните второй 1/4 дюйма над нитями так, чтобы крышка была зажата между двумя кольцами O. Затем поскользнуться замок гайку на нити и затянуть его, чтобы исправить панель горе приманки на месте. Теперь оснастки, чтобы заблокировать кольца на подвергаются мужской приманки, проецирование из крышки.Повторите эту процедуру для каждого отверстия в крышке. Для крышки, которые будут использоваться на bubble колонки и бутылки реакторов, приложите 1/8-дюймовый женский приманку для колючей фитинги на 1 1 / 2 дюйма куски 1/8-дюймовый ID ПВХ трубки. Прикрепите их к каждому из открытых мужских фитингов приманки на крышке.Подключите контрольный клапан к свободному концу одной из 1/8-дюймовых частей. Затем подключите мужскую приманку к установке колючки для второй части 1/8-го дюйма трубки проецирования от крышки. Нажмите вращающийся замок кольцо на место и закрепить 0,2 микрон воздушный фильтр для этого.Compleat сборки системы доставки воздуха, аквариумы, перемешать пластины, и огни, как descried его текст протокола. Сосредоточьте оседлый запас микроводо микроводочан, удалив супернатент с помощью вакуумного насоса. Оставьте менее 100 миллилитров медиума в каждой бутылке, но избегайте удаления оседлых водорослей.Приостановить и передать водоросли суспензии стерильных 50 миллилитров центрифуги труб. Центрифуга 1000 раз G в течение пяти минут, чтобы еще больше сконцентрировать водоросли. В кабинете биобезопасности удалите достаточное количество супернатантов, чтобы достичь общего объема около 80 миллилитров концентратов водорослей для 12 фотобиореакторов.Избегайте пылесосить гранулы. Перенесите концентрат водорослей в стерильный контейнер. Теперь добавьте шесть миллилитров навоза водорослей в каждый фотобиореактор со стерильным 10 миллилитровым серологическим пипеткой.Закружить биореакторы, чтобы смешать водоросли в среде. Нарисуйте двухми миллилитровый образец из каждого биореактора с помощью серологического пипетки и перенесите в двухми миллилитровую трубку. Соберите двухми миллилитровую выборку каждые 24 часа для мониторинга культурного прогресса.Проверьте образец на ph с помощью тест-полосок и отрегулируйте реактор по мере необходимости. Затяните крышки биореактора и поместите все биореакторы в ванну для воды аквариума. Отрегулируйте аэрацию, углекислый газ и освещение до соответствующих уровней для вида.Поверните положение биореактора каждый день после отбора проб. Примените 200 микролитров каждого образца культуры в трипликате к колодцам микроплюта 96 скважин. Затем измерьте оптическую плотность на 550 нанометров и 680 нанометров.Измерьте фиксированный объем культуры водорослей от каждого биореактора с цилиндром выпускника и перенесите в бутылки центрифуги. Центрифуга культуры 4, 696 раз G в течение пяти минут. Отбросьте супернатент, тщательно пылесосить его.Перенесите гранулы на помеченные 50 миллилитровые трубки. Промыть центрифуги бутылки с дистиллированной водой и передать содержимое 50 миллилитров труб. Убедитесь, что общий объем не превышает 45 миллилитров.После мытья гранул водорослей, как описано в текстовом протоколе, отбросить супернатант. Затем добавьте 7,5 миллилитров дистиллированной воды в каждую 50 миллилитровую трубку. Теперь, вихрь 50 миллилитров труб и передачи водорослей шламы в предварительно взвешенных 15 миллилитров труб.Промыть 50 миллилитров трубки с дополнительной дистиллированной водой, и передать жидкость в 15 миллилитров труб поддержанию общего объема в этих трубах до менее чем 12 миллилитров. После центрифугирования 15 миллилитров труб и отбрасывания супернатента, как и прежде, заморозить трубки с гранулами при температуре минус 80 градусов по Цельсию, по крайней мере 30 минут в рамках подготовки к заморозке сушки. Добавьте 1,5 миллилитров растворителя фолиевой кислоты в каждую две миллилитровые трубки, содержащие 20 миллиграммов лиофилизированных водорослей.Налейте около 0,5 миллилитров zirconia кремнезема бусы в каждую трубку, пока уровень жидкости достигает двух миллилитров. Гомогенизировать образцы водорослей в бисерной мельнице в течение 20 секунд со скоростью 6,5 метров в секунду. Перенесите трубки на лед в течение 30 секунд, чтобы охладить образцы.Затем повторите еще пять раз, чтобы полностью извлечь липиды. Фильтр гомогената через пять миллилитров шприц, содержащий диск сетки из нержавеющей стали, чтобы процедить бисер, собирая фильтрат в 15 миллилитровую трубку. Вымойте бисер с 1,5 миллилитров растворителя фольха, толкая жидкость через с сирингом по мере необходимости.Повторите эту стирку еще 2 раза и соберите весь фильтрат в 15 миллилитровой трубке, что даст окончательный объем около шести миллилитров. Добавьте 1,2 миллилитров раствора хлорида натрия в экстракт фолиевой кислоты в 15 миллилитровой трубке и вихрь, чтобы хорошо перемешать. Центрифуга 15 миллилитров труб при 6000 раз G в течение пяти минут.Завещайте объем нижней фазы хлороформа до ближайшего 0,1 миллилитра, используя линии на стороне 15 миллилитровой трубки. Затем перенесите нижнюю фазу на стеклянную мерзкую, используя стеклянную пастбищную пипетку. Для выполнения нейтрального липидного анализа, разбавить липидные экстракты и растительное масло стандарт в три раза с метанолом.Для каждого разбавленного образца добавьте 80 микролитров к 96 хорошо полипропиленовой микроплее в четыре раза. Для растворителя пустой, нанесите 80 микролитров растворителя фольха в четыре раза. Для стандартов добавьте 10, 30, 60, 90 и 120 микролитров разбавленного растительного масла стандарта также в четыре раза.Поместите микроплатформу в капот дыма на разогретый сухой блок нагреватель при 55 градусах по Цельсию в течение 20 до 30 минут, пока весь растворитель не испарится. Снимите микроплюй с нагревательного блока и дайте ему остыть до комнатной температуры. Затем добавьте 30 микролитров изопропилового спирта к каждой хорошо и перемешайте, трубя вверх и вниз.Убедитесь, что все пипетки каналы смешивания раствора и повторного высасывания липидов, что дает однородной зеленой жидкости. Теперь добавьте 200 микролитров по одному микрограмму на миллилитр красного раствора Нила к каждой хорошо, и труба его вверх и вниз 10 раз, чтобы смешать. После пятиминутной инкубации при комнатной температуре добавьте 20 микролитров раствора 50%bleach к каждой колодец, и трубы его вверх и вниз пять раз, чтобы хорошо перемешать.Оставьте плат инкубировать в течение 30 минут при комнатной температуре. Через 30 минут, читать флуоресценции в образцах каждые пять-десять минут на 530 нанометров возбуждения, 575 нанометров выбросов, с автоматической отсеивания установлен на 570 нанометров, пока сигнал от образцов водорослей стабилизируется. Эта процедура дает ход времени данных оптической плотности алгеля на OD 550 нанометров.Культуры контроля выращивались на свежем анатом NH4. Лечение один, является со-культуры auxenochlorella прототекоидов и azospirillum brasiliense, выращенных на свежей врожденной среде NH4. Лечение два, является azinic A.Protothecoides, выращенных на врожденной среде NH4 дополнен 50 миллиграммов на миллилитр IAA, который полностью ингибирует рост водорослей.Лечение три, является azinic A.Protothecoides, выращенные на провел среды от A.Brasilienes. Кривые роста показывают культуры auxenochlorella прототекоидов ввести поздний логаритмический рост в 120 часов. Здесь показаны кривые ядра между оптической плотностью 550 нанометров и конечной концентрацией сухого веса, используя полиномиальный припадок второго порядка.Наконец, окраска может быть применена к данным оптической плотности времени для получения кривой сухого роста веса. Такие же процедуры используются здесь, за исключением того, что хлорелла sorokiniana является культурным вместо auxenochlorella прототекоидов. Процент сухого веса нейтрального липида, полученного в нейтральном липидном анализе, хорошо коррелирует с содержанием триозного глицерола на соответствующей тонкослойной хроматографической пластине.В отличие от A.Protothecoides, лечение IAA не препятствовало росту C.Sorkiniana. После извлечения липидов водорослей, оставшийся клеточный поддон может быть проанализирован на содержание крахмала и клеточной стенки, обеспечивая более подробную картину продуктов хранения энергии в клетке. Описанные здесь методы позволили сделать новые открытия в области биотоплива алгеля и очистки сточных вод.В частности, эта система была использована, чтобы лучше понять, как бактерии влияют на рост алгеля.

Research

JoVE Journal

Environment

Analysis of Fatty Acid Content and Composition in Microalgae

Анализ жирных кислот содержание и состав микроводорослей

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

Оптимизация дымовых Настройки Газовые поощрять микроводорослей рост в фотобиореакторы через компьютерных вычислений

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

Стенограмма и метаболитов профилирования по оценке табака Дерево и тополя в качестве сырья для био-основанной промышленности

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

Количественное тяжелых металлов и других неорганических загрязняющих веществ на продуктивность микроводорослей

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

Измерение и сопоставление моделей осаждения, относящиеся к концентрации карбоната почвы под управление сельским хозяйством и эрозии почвы

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

Сбор и извлечения образцов профессиональных воздуха для анализа ДНК, грибковых

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

Завод инфекции тест: Спрей и Рана опосредованной прививка с завода возбудителя Magnaporthe мурены

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

Assay анаэробных биосенсора для обнаружения ртути и кадмия

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

Обнаружение тилапии озеро вирус с помощью обычных RT-PCR и SYBR зеленый RT-ПЦР

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

Химическая изоляция, количественной оценки и разделение липиды кожи рептилий

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