Yosunlar bioyoqilg'i tadqiqot usuli Kirish

Yosunlar madaniyati
Bioyoqilg'i ishlab chiqarish uchun suv o'tlari madaniyati ham oddiy, ham murakkab. Avtotroflar sifatida ular yashash uchun faqat suv va quyosh nuriga muhtoj. Biroq, bioyoqilg'ini olish uchun mikroalglarning konsentratsiyasini ishlab chiqarish uchun ozuqa moddalari talab qilinadi. Karbonat angidrid (CO _{2 ) havo bilan ta'minlansa-da, CO 2} ning yuqori konsentratsiyasi yuqori mahsuldorlikka yordam beradi.
Yosunlarning o'sishini kuchaytirish uchun ishlatiladigan vosita madaniyatning juda muhim tarkibiy qismidir. Oziq moddalarning to'g'ri nisbatini o'z ichiga olgan vositasiz, suv o'tlarini katta konsentratsiyalarda etishtirish mumkin emas. Azot (N) va fosfor (P) makronutrientlaridan tashqari, suv o'tlarining o'sishi uchun zarur bo'lgan boshqa elementlar: kaliy (K), kaltsiy (Ca), oltingugurt (S), magniy (Mg), mis (Cu), marganets (Mn) va rux (Zn) [ 12 ]. Azot oqsil va uglevod almashinuvi uchun muhim ahamiyatga ega va undan mahrum bo'lganda hujayra bo'linishi sekinlashadi va uning mahsuloti oqsildan lipidlarga o'tadi. Temir to'g'ri fotosintez uchun zarurdir. Mg dan mahrum bo'lganda, hujayralar xlorofillni yo'qotadi. Agar S bo'lmasa, hujayralar bo'linishga qodir emas [ 13]. Dengiz suvo'tlarida tuz (NaCl) ham muhitni tayyorlashga qo'shilishi muhimdir. Ba'zi umumiy media retseptlari 2-jadvalda keltirilgan.

Media nomi	Asosiy ingredientlar	Malumot
M-8	KNO 3, KH 2 PO 4, CaCl 2, Fe EDTA, FeSO 4 *7H 2 0, MgSO 4 * 7H 2 0	[ 13 ]
Qalin 3N	NaNO 3 , CaCl 2 · 2H 2 O MgSO 4 · 7H 2 O, K 2 HPO 4, KH 2 PO 4, NaCl, tuproq ekstrakti	[ 14 ]
Kombo	CaCl 2 *2H 2 0, MgSO 4 *7H 2 0, K 2 HPO 4, NaNO 3 , NaHCO 3 , Na 2 SiO 3 9H2O, H 3 BO 3 , KCl	[ 15 ]
BG-11	KH 2 PO 4, MgSO 4 * 7H 2 O, CaCl 2 *2H 2 0, limon kislotasi, ammoniy temir sitrat yashil, Na 2 EDTA	[ 16 ]
f/2	NaNO 3, NaH 2 PO 4 *H 2 O, Na 2 SiO 3 *9H 2 O	[ 17 ]

Jadval . Odatda suv o'tlari madaniyati uchun ishlatiladigan vosita.
Yosun hujayralarini N dan mahrum qilish ularning lipidlarni kontsentratsiyasiga olib kelishi mumkin, ammo lipidlarning to'planishi biomassa ishlab chiqarishni kamaytirishi kuzatilgan [ 18 ]. N kamaytirilganda, biomassani saqlab qolish uchun quyosh nuri kabi boshqa cheklovchi omillarni oshirish kerak [ 19 ]. Hujayralar oqsilni kamaytira boshlaydi va uglevod miqdorini oshiradi, N oqsil sintezida muhim ahamiyatga ega, ammo uglevodlarda unchalik muhim emas. Muhim makroelementlardan mahrum bo'lganda fotosintez sekinroq davom etadi.
Asetil-koA karboksilaza (ACCa) yog 'kislotalari biosintezini boshlaganligi sababli, yog' to'planishini kuchaytirish uchun ACCa Chlamydomonas reinhardtii'da haddan tashqari ko'p bo'lgan [ 20 ]. Mass-spektrometriya tahlillari ACCa ni ifodalovchi yosunlarda yog 'kislotalarining sezilarli boyitilishini aniqladi.
Ommaviy axborot vositalaridan foydalanish o'rniga, ozuqa moddalari an'anaviy ekinlar uchun mo'ljallangan tijorat sinfidagi o'g'itlar bilan ta'minlanishi mumkin. Neft qazib olingandan so'ng, qolgan biomassa o'g'it sifatida ishlatilishi mumkin [ 21 ]. Ommaviy axborot vositalarining yana bir manbai xom ashyo sifatida kassava [ 22 ] kabi xom ashyo hisoblanadi. J Appl Phycol. 2010;22:573-578]. Uglerod manbai sifatida ishlatiladigan kraxmalli o'simlik suv o'tlarining yuqori konsentratsiyasini ishlab chiqarish bilan birga xarajatlarni kamaytiradi. N va P tarkibida allaqachon yuqori bo'lgan suv o'tlarini oziqlantirish uchun oqava suvdan foydalanish ozuqa moddalarini qo'shish ehtiyojini kamaytirishi mumkin. Agar aralash kultura ishlatilmasa, u past lipid tarkibiga olib kelishi mumkin.
Yosunlarni etishtirish odatda laboratoriya sharoitida steril sharoitda boshlanadi. Birinchi qadam, kerakli shtammning toza, izolyatsiya qilingan madaniyatini olishdir. Yosunlar daladan namuna olinishi yoki Texas universiteti madaniyat kollektsiyasi kabi madaniyat kollektsiyasidan buyurtma qilinishi mumkin. Keyin suv o'tlari Erlenmeyer kolbasida o'stirilishi va karboyni emlash uchun ishlatilishi mumkin. Ushbu kichikroq miqyosda ko'pincha sun'iy yoritish qo'llaniladi. Uzoq muddatli o'sish uchun suv o'tlari ham petri idishida yoki egilishda o'stirilishi mumkin.
Yosun madaniyati uchun yorug'likni samarali etkazib berish juda muhimdir. Engil suyultirish uchun biomimetik usul katta reaktorlarning etarli darajada yoritilishiga imkon beradi [ 23 ]. Xususan, kultura reaktoriga yonma-yon chiqaradigan optik tolani kiritish Haematococcus pluvialis mikroyosunlarining yoritilgan hajmini sezilarli darajada oshirishi va ko'payishini ko'rsatdi. Bundan tashqari, fotoavtotrofik etishtirishni yuqori zichlikdagi fermentatsiya bilan birlashtirish Scenedesmus acuminatus yosunlarining o'sishini rag'batlantirishi haqida xabar berilgan [ 24 ]. Bundan tashqari, yosunlarning o'sishi lipid ishlab chiqarish uchun fotobioreaktorlarda etishtirilganda yuqori samarali bo'ldi. Yana bir yaqinda o'tkazilgan tadqiqot Yarrowia lipolytica [ 25 ] da Chlorella variabilis dan yorug'lik bilan boshqariladigan oksidazni ifodalash orqali alkanlar va alkenlarning ishlab chiqarilishi haqida xabar berdi. Yaratilgan bioproses turli xil kimyoviy qo'llanmalar uchun uglevodorodlar ishlab chiqarishni rag'batlantirishga yordam beradi. Katta miqyosda suv o'tlarini etishtirish uchun ishlatiladigan ikkita asosiy reaktor turi mavjud. Birinchisi, yopiq fotobioreaktor. Boshqa turdagi reaktor ochiq, odatda ochiq hovuz yoki poyga yo'li. Ikkala turdagi reaktorlarda odatda unumdorlikni oshirish uchun karbonat angidrid AOK qilinadi yoki aralashtiriladi va ba'zi turdagi aralashtirish mavjud. Ikkalasida ham yorug'lik o'tishi bilan bog'liq muammolar mavjud. 3-jadvalda ikkala turdagi reaktorlarning ba'zi xususiyatlari, jumladan, afzalliklari va kamchiliklari va ikkalasining sharoitlari sanab o'tilgan.

Suv o'tlari uchun eng yaxshi tizimni aniqlash uchun iqlim, o'stiriladigan suv o'tlari va mavjud ozuqa resurslari kabi bir qancha omillarni hisobga olish kerak. Quvurli PBR, haddan tashqari issiqlik unchalik muammo bo'lmagan sovuq iqlim sharoitida eng yaxshi alg madaniyati tizimi bo'lishi mumkin. Raceways zarur bo'lgan katta miqdordagi suvni to'ydira oladigan katta suv havzasi yaqinidagi tropik muhitda ko'proq mos kelishi mumkin. PBR va yugurish yo'lini birlashtirish varianti ham mavjud [ 32 ]. Ertalab suv o'tlari PBRda bo'lishi mumkin edi, keyin esa tushdan keyin sovutish uchun poyga yo'liga o'tdi. Kechqurun u PBRga qaytishi mumkin edi. PBR va ochiq hovuz ham hayot tsiklining turli bosqichlari uchun ishlatilishi mumkin. Deyarli har bir hovuz PBR madaniyati bilan emlangan [ 33]. Hovuz emlangandan keyin bir nuqtada uni yig'ib olish kerak. Yoki hujayralar o'zining eng yuqori nuqtasiga etadi, yoki hovuz ifloslangan bo'ladi. Hovuzni tozalash kerak, keyin esa PBR dan suv o'tlari bilan qayta emlash kerak.

Yaqinda o'tkazilgan tadqiqotda Chlorella sorokiniana [ 34 ] etishtirish uchun ishlatilgan yangi mikrofluidik bioreaktor tasvirlangan. Bioreaktor boshqariladigan harorat va sozlanishi yoritishga ega. Bundan tashqari, o'rta komponentlar tezda o'zgartirilishi mumkin. Shuningdek, bioreaktor alohida madaniyat kameralaridan iborat bo'lib, ular bitta hujayra darajasida tahlil qilish imkonini beradi. Bundan tashqari, biologik xilma-xillikning suv o'tlari madaniyatiga ta'sirini baholash uchun qiyosiy hayot aylanishini baholash taqdim etildi [ 35 ]]. Ochiq suv havzalarida Ankistrodesmus falcatus va Selenastrum capricornutum kabi suv o'tlari bikulturalarini etishtirish monokulturalarga qaraganda energiya qaytishini va issiqxona gazlarini ishlab chiqarishni oshirdi. Natijalar shuni ko'rsatdiki, polikulturalar barqarorlik va biokrude parametrlari bilan bog'liq. Chlorella va Auxenochlorella kabi yashil yosunlarni qabariq ustunli fotobioreaktorlarda etishtirish tavsiflangan [ 36 ]. Ushbu fotobioreaktorlar turli xil suv o'tlari turlarini birgalikda etishtirish uchun qo'llanilishi mumkin.
Shuningdek, yaqinda o'tkazilgan tadqiqot membrana fotobioreaktorida (AMPMBR) Chlorella vulgaris o'sishi uchun ifloslanishni nazorat qilish strategiyalarining ta'sirini tahlil qildi [ 37 ]. Bundan tashqari, suv o'tlari membranasi morfologiyasining o'zgarishlarini o'rganish uchun in-situ real vaqt rejimida monitoring qo'llanildi. Stressdan kelib chiqqan lipid to'planishiga kelsak, NaCl Chlorella sorokiniana [ 38 ] madaniyati uchun stress induktori sifatida ishlatilgan. Tadqiqot shuni ko'rsatdiki, stress induktoriga ta'sir qilgandan so'ng, suv o'tlari hujayralari ularning bo'linishini to'xtatadi va lipid sintezini faollashtiradi.