Nous présentons ici un protocole visant à construire le laboratoire bulle colonne photobioréacteurs et utilisez-les pour la culture micro-algues. Il fournit également une méthode pour déterminer le taux de croissance de la culture et de la teneur en lipides neutres.
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Article de méthode
Culture de microalgues vertes en bulle colonne photobioréacteurs et un dosage des lipides neutres
Dans cet article
Résumé
Résumé
Il y a des intérêts importants dans l’étude des microalgues pour applications d’ingénierie tels que la production de biocarburants, produits à haute valeur et pour le traitement des déchets. Comme la plupart des nouveaux efforts recherche commencent à l’échelle du laboratoire, on a besoin de méthodes rentables pour la culture des microalgues de façon reproductible. Ici, nous communiquons une approche efficace de la culture de microalgues dans des photobioréacteurs de laboratoire et pour mesurer la croissance et la teneur en lipides neutres de cette algue. Instructions figurent également sur la façon de mettre en place le système Photobioréacteur. Bien que les organismes de l’exemple sont les espèces de Chlorella et Auxenochlorella, ce système peut être adapté pour cultiver une large gamme de microalgues, y compris des cultures d’algues avec des espèces non-algues. Cultures mères sont tout d’abord cultivés dans des bouteilles pour produire l’inoculum pour le système Photobioréacteur. Inoculum algues est concentrée et transféré dans les photobioréacteurs pour la culture en mode batch. Les échantillons sont recueillis pour les lectures de densité optique. À la fin de la culture de lot, les cellules sont récoltées par centrifugeuse, lavé et lyophilisé pour obtenir une concentration finale de poids sec. La concentration en poids sec final sert à créer une corrélation entre la densité optique et la concentration de matière sèche. Une méthode de Folch modifiée est ensuite utilisée pour extraire les lipides totaux de la biomasse lyophilisée et l’extrait est analysé pour sa teneur en lipides neutres à l’aide d’un test de la microplaque. Cet essai a été publié précédemment mais les étapes du protocole ont été inclus ici pour mettre en évidence les étapes critiques de la procédure où les erreurs se produisent fréquemment. Le système de bioréacteur décrit ici comble un créneau entre culture simple fiole et bioréacteurs commerciales entièrement contrôlé. Même avec seulement 3-4 biologique réplicats par traitement, notre approche de la culture d’algues conduit à des écarts serrés dans les essais de croissance et de lipides.
Introduction
L’application des microalgues dans l’ingénierie et de la biotechnologie a suscité un grand intérêt ces dernières années. Les microalgues sont étudiées pour une utilisation dans le traitement des eaux usées traitement1,2,3,4, biofuel production5,6,7,8et le production de nutraceutiques et d’autres produits de haute valeur9,10. Algues sont également génétiquem....
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Protocole
1. installation de bulle colonne photobioréacteurs
- Construire un jeu de couvercles ventilés des couvercles en plastique fourni avec les bouteilles de verre de 1 L et les tubes d’hybridation (voir Figure 1 schéma et photos). Construire des couvercles pour l’humidificateur, piège, chaque air lift Photobioréacteur et chaque réacteur bouteille de mélange.
- ¼" trous dans le couvercle : 2 trous sont nécessaires pour les couvercles bioréacteur et humidificateur ; 3 trous sont nécessaires pour le mélange de piège.
- Glisser un ¼" o-ring sur le filetage d’un raccord Luer de montage de panneau 1/8" et cela glisser dans le ....
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Résultats
Cette procédure donne une évolution temporelle des données de densité optique algues à OD 550 nm (Figure 4 a). La densité optique et le poids sec concentration les données peuvent être corrélés (Figure 4 b). Ceci est accompli en premier calcul de la concentration d’algues poids sec final après l’étape de lyophilisation. Ensuite, la densité optique de la dilution en série culture (effectuée le dernier jour de l’échantillonnage) et.......
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Discussion
Le facteur le plus important lorsque la culture d’algues est une compréhension des besoins spécifiques de l’organisme ou groupe d’organismes. Les algues, système de culture décrite ici peut être utilisé pour un large éventail d’algues mais des facteurs abiotiques (température, médias, pH, intensité lumineuse, teneur en CO2 , taux d’aération) la culture doivent être ajustés aux besoins de l’organisme. Notez les paramètres décrits ici ont été utilisés pour la culture de la Chlorella et Auxenochlorel.......
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Déclarations de divulgation
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Remerciements
Dans cette recherche, a appuyé par USDA National Institute of Food, Agriculture Hatch projet ALA0HIGGINS et les bureaux de l’Université Auburn de la prévôté, vice-président pour la recherche et le Samuel Ginn College of Engineering. A également appuyé par la NSF accorder CBET-1438211.
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Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Supplies pour la configuration du photobioréacteur airlift | |||
| 1 L Bouteilles en Pyrex | Corning | 16157-191 | Pour réacteurs à bouteilles, humidificateurs |
| 1/2 » collier de serrage | Home Depot | UC953A | ou équivalent |
| 1/4 » femelle luer à ardillon | Nordson biomédical Nordson | FTLL360-6005 | 1/4 » ID, PP |
| 1/4 » ID, 3/8 » OD Tube en PVC autoclavable | Thermo-Nalgene | 63013-244 | 50'1 |
| /4 » dans les joints toriques | Grainger | 1REC5 | #010 Joint torique en silicone moyennement dur, 0.239 » I.D., 0.379"O.D. |
| 1/8 » Femelle luer à barbe | Nordson biomedical | FTLL230-6005 | |
| 1/8 » ID, 1/4 » OD tube en PVC autoclavable | Thermo-Nalgene | 63013-608 | 250'1 |
| /8 » mâle filant luer à barbe | Nordson biomedical | MLRL013-6005 | |
| 1/8 » barbe multiport | Nordson biomedical | 4PLL230-6005 | 1/8 » cannelé multiport |
| 1/8 « NPT à barbelé | Nordson biomedical | 18230-6005 | 1/8 » 200 série barbée |
| 1/8 » montage sur panneau luer | Nordson biomedical | Nordson MLRLB230-6005 | 1/8 », PP |
| 10 gallon aquarium | Walmart | 802262 | Peut contenir jusqu’à 8 bioréacteurs selon la disposition |
| Débitmètre 100-1000 ccm | Dwyer | RMA-13-SSV | Pour réacteurs à bouteille |
| 2 pieds banque de lumière fluorescente | Agrobrite | FLT24 T5 | |
| Débitmètre 200-2500 ccm | Dwyer | RMA-14-SSV | Pour la régulation de l’air en amont de l’humidificateur |
| 250 mL Bouteilles en pyrex | Corning | 16157-136 | Pour le mélange de gaz après humidificateur |
| Débitmètre 50-500 ccm | Dwyer | RMA-12-SSV | Pour réacteurs à tubes d’hybridation |
| Débitmètre 5-50 ccm | Dwyer | RMA-151-SSV | Pour le contrôle du débit de CO2 |
| Filtres à air 0,2 & micro ; m | Whatman/ Fisher | 09-745-1A | Polyvent, 28 mm, 0,2 & micro ; m, PTFE, paquet de 50 |
| Clapets anti-retour | VWR | 89094-714 | |
| Couvercles Corning pour bouteilles en pyrex | VWR | 89000-233 | 10 couvercles GL45 |
| Embout Luer femelle | Nordson biomédical | Nordson FTLLP-6005 | PP stable femelle |
| Tubes d’hybridation | Corning | 32645-030 | 35x300 mm, paquet de 2 |
| Minuterie légère | Walmart | 556393626 | |
| Contre-écrous | Nordson biomedical | Nordson LNS-3 | 1/4", nylon rouge |
| Agitateur magnétique à profil bas | VWR | 10153-690 | Agitateur magnétique à profil bas |
| Embout Luer mâle | Nordson biomedical | Nordson LP4-6005 | Mâle Plug PP |
| Bague de verrouillage Luer tournante | Nordson biomedical | Nordson FSLLR-6005 | |
| Barres d’agitation - VWR longues | 58949-040 | 38,1 mm, pour réacteurs à bouteilles | |
| Barres d’agitation - moyennes | VWR | 58949-034 | 25 mm, pour tubes d’hyridisation |
| Fournitures et réactifs pour l’élevage d’algues | |||
| 0.2 & micro ; Filtres m | VWR | 28145-491 | 13 mm, PTFE, pour filtrer les milieux épuisés des prélèvements quotidiens en |
| cultures Seringues de 1 mL | Air-tite | 89215-216 | Pour filtrer les milieux en culture quotidienne |
| Tubes de 1,5 mL | VWR | 87003-294 | Stériles (ou équivalent) |
| 10 mL Pipettes sérologiques | Greiner Bio-One | 82050-482 | Stériles (ou équivalent) |
| 100 mm plaques | VWR | 25384-342 | Boîtes de Pétri empilables 100x15 mm, stériles |
| Tubes de 15 mL | Greiner Bio-One | 82050-276 | Stérile (ou équivalent), polypropylène |
| 2 mL Pointes sérologiques de pipette | Greiner Bio-One | 82051-584 | Stérile (ou équivalent) |
| Tubes de 2 mL | VWR | 87003-298 | Stérile (ou équivalent) |
| Tubes de 50 mL | Greiner Bio-One | 82050-348 | Stérile (ou équivalent), polypropylène |
| Microplaque à 96 puits | Greiner Bio-One | 89089-578 | Polystyrène avec couvercle, fond plat |
| Boucles d’inocculation | VWR | 80094-478 | Stérile (ou équivalent) |
| Réservoir et régulateur de dioxyde de carbone liquide | Airgas | CD-50 | |
| Fournitures et réactifs pour l’extraction des lipides et le dosage des lipides neutres | |||
| 2 mL | VWR | 10158-556 | Tube en polypropylène avec couvercle |
| Microplaques à 96 puits | Greiner Bio-One | 82050-774 | Polypropylène, fond plat |
| Eau de Javel | Walmart | 550646751 N’utilisez | que de l’eau de Javel ordinaire, pas d’eau de Javel |
| nettoyante Chloroforme | BDH | BDH1109-4LG | |
| Diméthyl sulfoxyde | BDH | BDH1115-1LP | |
| Alcool isopropylique | BDH | BDH1133-1LP | |
| Méthanol | BDH | BDH20864.400 | |
| Rouge du Nil | VWR | TCN0659-5G | |
| Pointes de pipette Pasteur | VWR | 14673-010 | |
| Chlorure de sodium | BDH | BDH9286-500G | |
| Huile végétale | Walmart | 9276383 | Toute huile végétale doit fonctionner tant qu’elle est fraîche |
| Billes de zircone/silice (0,5 mm de diamètre) | Produits Biospec | 11079105z | |
| Equipment | |||
| Balance analytique | Mettler-Toledo | XS205DU | Capable d’une précision d’au moins 4 décimales |
| Homogénéisateur de billes | Omni | 19-040E | |
| Microcentrifugeuse de paillasse | Thermo | Heraeus Fresco 21 avec 24x2 | Avec rotor capable de manipuler des tubes de 1,5 et 2 mL |
| Chauffe-bloc sec | VWR | 75838-282 | Y compris bloc sec pour |
| microplaque Lyophilisateur | Labconco | 7670520 | 2,5L Système de lyophilisation |
| Grande centrifugeuse de paillasse | Thermo | Heraeus Megafuge 16R Tissue | Y compris les rotors capables de traiter des bouteilles de 400 ml, des tubes de 50 ml et des tubes de 15 ml |
| Lecteur de microplaques | Dispositifs moléculaires | SpectraMax M2 | Capable de lire l’absorbance et la fluorescence |
| Mélangeur vortex | VWR | 10153-838 |
Références
- Prandini, J. M., et al. Enhancement of nutrient removal from swine wastewater digestate coupled to biogas purification by microalgae Scenedesmus spp. Bioresource Technology. , 67-75 (2016).
- Liu, C., et al.
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Réimpressions et autorisations
