本研究では、食と農の国立研究所（NIFA）、助成金番号2007-35504-05381を通じて米国農務省によってサポートされているサポートされています。noを付与することによって。 USDA NIFAからコーネル大学農業試験場の連邦式ファンドを通じて、NYSERDAとNYC-123444から58872。

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利害の衝突が宣言されません。

この記事で紹介した嫌気性消化システムは、実験的なコンテキストで一般的な紹介と、ほとんどの基板の治療のためのいくつかの基本的なガイドラインを提供しています。基板の種類、消化の構成、動作パラメータ、また、これらのシステムの基礎となるミックスド·微生物群集のユニークな生態系の多種多様な普遍的に適用することができるハード定量的なメトリクスを、アウトライン排?...

嫌気性消化（AD）は、エネルギー担体としてのメタンと有用バイオガスに複雑な有機性廃棄物の基質の生物学的に媒介変換を含む成熟した技術です。好気性処理10に比べて最小限のエネルギーや栄養素の入力および縮小ソリッド生産を含む嫌気性処理の多くの利点があります。さらに、これらのシステムに固有の混合微生物群集の多様性は、原料11,12のような適当な有機基質の多種多様をレンダリングします。確かに、それは、ADのアプリケーションの増加は、特に工業では、従来の下水処理の外で採用されていることを市町村のこれらの利点によるものである（例えば、食品廃棄物）と、農業部門4,7,13。 ADは、以前の十年の国家エネルギー危機に​​対応して1980年に最初の主要な増殖の始まりを経験しました。世界は、成長しているグローバルなエネルギー危機に​​直面しているとして環境の悪化と相まって、より大きな焦点は、現在バイオ燃料技術、特に廃棄物のエネルギーの概念上に配置されています。たとえば、米国では、嫌気性消化は、総電力の5.5％を生成することができます8を必要とします。 これは、新しい有機性廃棄物と嫌気性消化14廃棄物の混合物の適合性を評価するために、パイロットと実験室スケールでよく制御された実験的研究の需要が増加している。我々は、建設、接種、操作、および堅牢な評価のための適しているであろう実験室規模の嫌気性消化の監視のための一般的なモデルを提供する予定です。嫌気性消化は、さまざまな構成で存在しています。継続的に定期的に流入する栄養と嫌気性消化（CSAD）を攪拌し;プラグフロー（PF）、上向流嫌気性スラッジブランケット（U連続流入給餌と槽型反応器（CSTR）を連続的に攪拌した：いくつかの一般的な構成は次のとおりASB）、嫌気性移行ブランケット炉（AMBR）嫌気困惑原子炉（ABR）、および嫌気性シーケンスのバッチリアクター（ASBR）構成9,15。 CSTRとCSAD構成が広く設定し、良好な動作条件の容易さのために実験室規模の実験のために採用されています。ため、連続混合、水理学的滞留時間（HRT）は、汚泥滞留時間（SRT）と等しくなります。 SRTは、ADSのための重要な設計パラメータである。構成もあるためそのような化学種の濃度、温度、および拡散速度などのパラメータの大空間的均一性の制御実験を助長している。これは、嫌気性消化のために最適なフルスケールの設定は、ターゲット放流水質などの他の非技術的な側面の間で有機基板の特定の物理的および化学的性質に依存していること、しかし、留意すべきである。例えば、比較的高い水溶性有機コンテンツやlittlと廃棄物の流れを希釈このような醸造廃水などの電子微粒子は、通常、高レートの上昇流リアクターの構成（例えば、UASB）ではなくCSAD設定に大きなエネルギー変換を体験。かかわらず、成功した消化に欠かせないと、この設定を使用しての一般的な解明を正当化するすべての構成、に関連する基本的な動作パラメータがあります。 確かに、嫌気性微生物の多様性、オープンなコミュニティを含むすべてのADシステムでは、メタン（電子あたりの使用可能な最小自由エネルギーを持つ最終製品の最終的な）に基板を連続的に代謝されます。 ; acidogenesis、acetogenesisおよびメタン加水分解：このプロセスに関与する代謝経路は、大まかに4栄養段階に分類し、複雑な食物網を構成しています。加水分解では、複雑な有機ポリマー（例えば、炭水化物、脂質、タンパク質）は、HYDによって、それぞれのモノマー（例えば、糖、長鎖脂肪酸、アミノ酸）に分解される、発酵菌をrolyzing。 acidogenesisでは、これらのモノマーはacetogenesisでは、さらに丁重5 homoacetogenicと義務的水素生産菌によって酢酸と水素に酸化される揮発性脂肪酸（VFAを）とアルコールに酸生成細菌によって発酵されています。メタン生成の最終段階では、酢酸と水素がacetoclasticとhydrogenotrophicメタン、メタンに代謝されています。それは全体としてシステムが最適に実行される前に全体的なADのプロセスは、微生物の異なるグループによる代謝の相互接続されたシリーズに頼ることによって、各メンバーの正常な機能に依存していることを認識することが重要です。 ADバイオリアクターシステムの設計と建設は、常に完全にバイオリアクターを密封するために考慮要件を取る必要があります。バイオリアクターの上部（ヘッドスペースを分離する）、またはガスハンドリングシステムの小さな漏れを検出することは難しいかもしれない、したがって、システムが圧力でなければなりません必ず使用前にテストされています。リークフリーのセットアップを確認した後、嫌気性消化の研究と失敗が頻繁に接種、培養し、日常の操作中にエラーに起因します。その結果、消化は、本質的に不安定で、予期しない障害が発生しやすいものとして評価されています。なぜそれが本格的な消化が何十年も13の安定した条件下で動作されていることをしますか？失敗は、特に微生物群集が徐々に有機性廃棄物の組成と強さに順応しなければならない時にスタートアップ期間中に、オペレータが不適切な取り扱いに起因する可能性があります。したがって、私たちの目標は、ADシステムを構築するための方法論を提供するだけでなく、予防接種、操作、およびこれらのシステムの監視のプロセスを解明する。 2番目のセクションはアクティブmethanogで消化接種するための手順を提供しながら、記事の最初のセクションでは、CSTRまたはCSADシステムを構築する方法について説明しますenicバイオマス。それは初期の培養液から十分なバイオマスを開発しようとするよりも、同様の基板を処理されているオペレーティング·消化の混合酒や廃水からのアクティブなメタン生成バイオマスを蒸解釜に接種するために時間がかかり、より実用的と少なくなります。記事の第三節では廃液をデカントし、様々な原子炉の問題をトラブルシューティングする、そのような基質を供給するように動作上の考慮事項を説明します。基板を供給し、このシステムの排水デカントは（すなわち、周期的な摂食とバイオマスとの混合酒のほとんどは、バイオリアクター内に留まりながら、デカント）半連続的に実施されます。消化をデカント/供給されている周波数は、オペレータの特権です。一般的に、より頻繁にそして定期的に供給/デカントと供給サイクル間の性能でより消化の安定性と一貫性を推進していきます。第四節では、EXPE時に使用する基本的な監視プロトコルを紹介しますrimental期間。 水と廃水 16（ 表1、2） の検討のための標準法に概説されているいくつかの標準的な分析は、基板と適切なシステム監視の特性評価に必要となります。測定された変数に加えて、モニタリングの重要な側面は、消化システムのコンポーネントが正しく機能していることを確認することです。消化システムの定期メンテナンスは、特に消化の長期的なパフォーマンスと安定性を損なう可能性がある主要なシステムの問題を先取りします。例えば、温度の低下につながる発熱体の障害は、メタンの代謝率を減らすことにより、揮発性脂肪酸の蓄積を引き起こす可能性があります。システムは、メタン菌に対する阻害レベルを超えるpHを維持するのに十分なアルカリ性に欠けていた場合は、この問題は悪化するだろう。これは、バイオガスの生産ラットの予期しないドロップした後、リークの可能性を検出し、クローズすることも重要であるES。したがって、別の実験デザイン内の重複は、例えば、正確な動作条件の下にある2つのバイオリアクターのサイドバイサイドを実行すると、このような小さなリークなどのシステムの誤動作によって引き起こされる予期せぬパフォーマンスの損失を検出することが重要です。

<table border="1"><tbody><tr><td> 原子炉設備 </td><td> 会社 </td><td> カタログ番号 </td><td> コメント </td></tr><tr><td>加熱された再循環</td><td> VWRサイエンティフィック</td><td> 13271-063 VWR </td><td>加熱ジャケット炉システムで使用するために</td></tr><tr><td>可変速度電気ラボスターラー</td><td>クリーブランドミキサー（株） </td><td> （モデル5VB） </td><td>このミキサーのモデルでは、リングスタンドに取り付けが容易</td></tr><tr><td>湿式精​​密ガスメータ</td><td>リッターGasmeters </td><td> （モデルTG-01） </td><td>このモデルは、最小流量（0.1 L / h）を必要とし、30 L / hの最大流量を処理することができます</td></tr><tr><td>ガスバブラー</td><td> Chemglass </td><td> （モデルAF-0513-20） </td><td></td></tr><tr><td>ガスサンプリングチューブ</td><td> Chemglass </td><td> （モデルCG-1808） </td><td></td></tr><tr> &lt;TD&gt;軸インペラ</td><td>ライトニン</td><td> R04560-25コール·パーマー</td><td> 7.9375ミリメートルの穴径の羽根</td></tr><tr><td>インペラシャフト</td><td>グレンジャー</td><td> 2EXC9グレンジャー</td><td> 7.9375ミリメートル外径1.83メートルのステンレス鋼棒（適切なサイズにカットする必要があります） </td></tr><tr><td>鋳鉄のサポートスタンド</td><td>アメリカの教育製品</td><td> （モデル7-G16） </td><td>ミキサー取付用</td></tr><tr><td>三つ又拡張クランプ</td><td>タロン</td><td> 21572-803 VWR </td><td>ミキサー取付用</td></tr><tr><td>正規のクランプホルダー</td><td>タロン</td><td> 21572-501 VWR </td><td>ミキサー取付用</td></tr><tr><td>蠕動ポンプ</td><td> Masterflex </td><td> WU-07523から80コール·パーマー</td><td>デカント排水の</td></tr><tr><td> L / S標準のポンプヘッド</td><td> Masterflex </td><td> EW-07018から21コール·パーマー</td><td>排水のためにデカント蠕動ポンプにる - アクセサリー</td></tr><tr><td> L / S精密ポンプチューブ</td><td> Masterflex </td><td> EW-06508から18コール·パーマー</td><td>蠕動ポンプの付属品 - デカント排水の</td></tr><tr><td> 分析機器/試薬 </td><td> 会社 </td><td> カタログ番号 </td><td> コメント </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> pHの分析</td></tr><tr><td> pHメーター</td><td>サーモフィッシャーサイエンティフィック - オリオン</td><td> 1212000 </td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td>合計と揮発性固体分析（標準メソッド：2540-B、E） </td></tr><tr><td>ガラス真空デシケーター</td><td> Kimax </td><td> WU-06536から30コール·パーマー</td><td></td></tr><tr><td>料理を蒸発磁器</td><td> VWR </td><td> 89038-082 VWR </td><td></td></tr><tr><td>ラボオーブン</td><td>サーモフィッシャーサイエンティフィック</td><td> （モデル13から246-516GAQ） </td><td></td></tr><tr><td>培地チャンバーマッフル炉</td><td> Barnstead / Thermolyne </td><td> F6010サーモフィッシャーサイエンティフィック</td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td>総揮発性脂肪酸の分析（標準メソッド：5560-C） </td></tr><tr><td>大容量可変速遠心</td><td>シグマ</td><td> WU-17451から00コール·パーマー</td><td></td></tr><tr><td>実験室ホットプレート</td><td>サーモフィッシャーサイエンティフィック</td><td> （モデルHP53013A） </td><td></td></tr><tr><td>大型コンデンサー</td><td> Kemtechアメリカ</td><td> （モデルC150190） </td><td></td></tr><tr><td>酢酸試薬[CAS：64-19-7] </td><td>アルファAesar社</td><td> AA33252-AK </td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td> &lt;TD&gt;化学的酸素要求量（標準的な方法：5520-C） </td></tr><tr><td> CODブロックヒーター</td><td> HACH </td><td> （モデルDRB-200） </td><td></td></tr><tr><td>ホウケイ酸培養管</td><td>パイレックス</td><td> （モデル9825から13） </td><td></td></tr><tr><td>二クロム酸カリウム試薬[CAS：7778-50-9] </td><td> Avantorのパフォーマンス·マテリアル</td><td> 3090から01 </td><td></td></tr><tr><td>マーキュリーII硫酸試薬[CAS：7783-35-9] </td><td> Avantorのパフォーマンス·マテリアル</td><td> 2640から04 </td><td></td></tr><tr><td>フェロインインジケータソリューション[CAS：14634-91-4] </td><td> Ricca化学</td><td> R3140000-120C </td><td></td></tr><tr><td>アンモニウム硫酸鉄（II）六水和物[CAS：7783-85-9] </td><td>アルファAesar社</td><td> 13448から36 </td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td>ガスクロマトグラフィー分析によるガス組成</td></tr><tr><td>ガスクロマトグラフ</td><td> SRIインスツルメンツ</td><td>モデル8610C </td><td> 105℃の等温温度で作動下記のカラムとキャリアガスを使用して、熱伝導性検出器（TCD）を備えている必要があり</td></tr><tr><td>ヘリウム気体</td><td> Airgasの</td><td>彼はHP300 </td><td>キャリアガスとして使用する</td></tr><tr><td>パックドカラム</td><td> Restek </td><td> 80484-800 </td><td> N 2、CH 4、CO 2分離に使用される</td></tr></tbody></table>

continuously-stirred anaerobic digester to convert organic wastes into biogas: system setup and basic operation

嫌気性消化（AD）は、一般に1から3のエネルギー担体としてのメタンと有用バイオガスに複雑な有機廃棄物を変換するために使用されるバイオプロセスです。ますます、ADは4,5、工業、農業、および一般廃棄物（水）処理アプリケーションで使用されています。 AD技術の使用は、植物の演算子は、廃棄物処理コストを削減し、エネルギーの光熱費を相殺することができます。有機性廃棄物の治療に加えて、エネルギー作物は、エネルギーキャリアメタン6,7に変換されています。 ADテクノロジーのアプリケーションは、新しい基板との共同基質混合物8の治療のために広げるようにパイロットと実験室規模で信頼できるテスト方法への需要を行います。 嫌気性消化システムは、連続攪拌タンク反応器（CSTR）、プラグフロー（PF）、および嫌気性シーケンスのバッチリアクター（ASBR）構成9を含む様々な構成を持っている</suP&gt;。 CSTRは頻繁に起因する設計と運用において、そのシンプルさにだけでなく、実験でその利点のための研究で使用されています。他の構成に比べ、CSTRは、混合温度などのシステム·パラメータ、、、化学物質濃度、基質濃度のより均一性を提供しています。最終的には、フルスケールの原子炉を設計する際に、最適な原子炉の構成は、他の多くの非技術的な考慮事項の中で与えられた基板の特性に依存します。しかし、すべての構成は、ほとんどの予備的評価のための適切なCSTRをレンダリングする基本的な設計上の特徴、および、動作パラメーターを共有しています。研究者やエンジニアは、固体の比較的高濃度で流入ストリームを使用する場合は、ラボスケールリアクターの構成が原因で固体で実験室規模のポンプの問題を抜き差しチューブ中の固形分の沈降に連続的に供給することはできません。連続混合要件とそのシナリオでは、実験室規模のリアクターを定期的に供給され、我々は継続的に攪拌した嫌気性消化（CSADs）などの構成を参照してください。 この記事では、建設接種、運用、および長期の嫌気性消化のために与えられた有機基質の適合性をテストする目的で、CSADシステムを監視するための一般的な方法論を提示します。この記事の建設セクションでは、ラボスケールリアクターシステムを構築して説明します。接種セクションでは、アクティブなメタン接種して播種に適した嫌気性の環境を作成する方法を説明します。操作部は操作、保守、およびトラブルシューティングを説明します。モニタリング·セクションは、標準的な分析を用いて試験プロトコルを紹介します。これらの措置の利用は、ADの基質適合性、信頼性の高い実験的な評価が必要である。このプロトコルは、原子炉の故障が基板によって引き起こされたと結論することでADの研究で行われた一般的な間違い、に対して強力な保護を提供する必要があります私は本当にそれは不適切なユーザの操作10であったnが使用。

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Continuously-stirred Anaerobic Digester to Convert Organic Wastes into Biogas: System Setup and Basic Operation

実験室規模の嫌気性消化は、科学者が嫌気性バイオテクノロジーの既存のアプリケーションを最適化する新しい方法を研究するために、様々な有機性廃棄物のメタン生成ポテンシャルを評価することができます。この資料では、継続的に嫌気性消化の攪拌実験室規模の建設、接種、操作、および監視するための一般的なモデルを導入しています。

システムのセットアップと基本操作：バイオガスに有機性廃棄物を変換するために連続的に攪拌した嫌気性消化

Anaerobic digestion (AD) is a bioprocess that is commonly used to convert complex organic wastes into a useful biogas with methane as the energy carrier ...

continuously-stirred-anaerobic-digester-to-convert-organic-wastes

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Bioengineering

33.7K ビュー.  Cornell University. 実験室規模の嫌気性消化は、科学者が嫌気性バイオテクノロジーの既存のアプリケーションを最適化する新しい方法を研究するために、様々な有機性廃棄物のメタン生成ポテンシャルを評価することができます。この資料では、継続的に嫌気性消化の攪拌実験室規模の建設、接種、操作、および監視するための一般的なモデルを導入しています。

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Evaluation of Integrated Anaerobic Digestion and Hydrothermal Carbonization for Bioenergy Production

Lignocellulosic biomass is one of the most abundant yet underutilized renewable energy resources. Both anaerobic digestion (AD) and hydrothermal carbonization (HTC) are promising technologies for bioenergy production from biomass in terms of biogas and HTC biochar, respectively. In this study, the combination of AD and HTC is proposed to increase overall bioenergy production. Wheat straw was anaerobically digested in a novel upflow anaerobic solid state reactor (UASS) in both mesophilic (37 &#176;C) and thermophilic (55 &#176;C) conditions. Wet digested from thermophilic AD was hydrothermally carbonized at 230 &#176;C for 6 hr for HTC biochar production. At thermophilic temperature, the UASS system yields an average of 165 LCH4/kgVS&#160;(VS: volatile solids) and 121 L CH4/kgVS&#160;at mesophilic AD over the continuous operation of 200 days. Meanwhile, 43.4 g of HTC biochar with 29.6 MJ/kgdry_biochar was obtained from HTC of 1 kg digestate (dry basis) from mesophilic AD. The combination of AD and HTC, in this particular set of experiment yield 13.2 MJ of energy per 1 kg of dry wheat straw, which is at least 20% higher than HTC alone and 60.2% higher than AD only.

A novel Upflow Anaerobic Solid State (UASS) reactor was used for biogas production from fibrous feedstock. Digestate from UASS reactor was hydrothermally carbonized into HTC biochar in a pressurized batch reactor. The integration of the two bioenergy concepts was applied in this study to increase overall bioenergy production.

バイオエネルギー生産のための統合された嫌気性消化と水熱炭化の評価

Lignocellulosic biomass is one of the most abundant yet underutilized renewable energy resources. Both anaerobic digestion (AD) and hydrothermal ...

環境学

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

The aortic valve, located between the left ventricle and the aorta, allows for unidirectional blood flow, preventing backflow into the ventricle. Aortic valve leaflets are composed of interstitial cells suspended within an extracellular matrix (ECM) and are lined with an endothelial cell monolayer. The valve withstands a harsh, dynamic environment and is constantly exposed to shear, flexion, tension, and compression. Research has shown calcific lesions in diseased valves occur in areas of high mechanical stress as a result of endothelial disruption or interstitial matrix damage1-3. Hence, it is not surprising that epidemiological studies have shown high blood pressure to be a leading risk factor in the onset of aortic valve disease4. 
The only treatment option currently available for valve disease is surgical replacement of the diseased valve with a bioprosthetic or mechanical valve5. Improved understanding of valve biology in response to physical stresses would help elucidate the mechanisms of valve pathogenesis. In turn, this could help in the development of non-invasive therapies such as pharmaceutical intervention or prevention. Several bioreactors have been previously developed to study the mechanobiology of native or engineered heart valves6-9. Pulsatile bioreactors have also been developed to study a range of tissues including cartilage10, bone11 and bladder12. The aim of this work was to develop a cyclic pressure system that could be used to elucidate the biological response of aortic valve leaflets to increased pressure loads. 
The system consisted of an acrylic chamber in which to place samples and produce cyclic pressure, viton diaphragm solenoid valves to control the timing of the pressure cycle, and a computer to control electrical devices. The pressure was monitored using a pressure transducer, and the signal was conditioned using a load cell conditioner. A LabVIEW program regulated the pressure using an analog device to pump compressed air into the system at the appropriate rate. The system mimicked the dynamic transvalvular pressure levels associated with the aortic valve; a saw tooth wave produced a gradual increase in pressure, typical of the transvalvular pressure gradient that is present across the valve during diastole, followed by a sharp pressure drop depicting valve opening in systole. The LabVIEW program allowed users to control the magnitude and frequency of cyclic pressure. The system was able to subject tissue samples to physiological and pathological pressure conditions. This device can be used to increase our understanding of how heart valves respond to changes in the local mechanical environment.

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

A cyclic pressure bioreactor capable of subjecting heart valve tissue to physiological and pathological pressure conditions has been designed. A LabVIEW program allows users to control pressure magnitude, amplitude and frequency. This device can be used to study the mechanobiology of heart valve tissue or isolated cells.

のための周期的圧力のバイオリアクターの設計生体外で</em大動脈心臓弁の>研究

The aortic valve, located between the left ventricle and the aorta, allows for unidirectional blood flow, preventing backflow into the ventricle. Aortic ...

生物工学

Microfluidic Picoliter Bioreactor for Microbial Single-cell Analysis: Fabrication, System Setup, and Operation

In this protocol the fabrication, experimental setup and basic operation of the recently introduced microfluidic picoliter bioreactor (PLBR) is described in detail. The PLBR can be utilized for the analysis of single bacteria and microcolonies to investigate biotechnological and microbiological related questions concerning, e.g.&#160;cell growth, morphology, stress response, and metabolite or protein production on single-cell level. The device features continuous media flow enabling constant environmental conditions for perturbation studies, but in addition allows fast medium changes as well as oscillating conditions to mimic any desired environmental situation. To fabricate the single use devices, a silicon wafer containing sub micrometer sized SU-8 structures served as the replication mold for rapid polydimethylsiloxane casting. Chips were cut, assembled, connected, and set up onto a high resolution and fully automated microscope suited for time-lapse imaging, a powerful tool for spatio-temporal cell analysis. Here, the biotechnological platform organism Corynebacterium glutamicum&#160;was seeded into the PLBR and cell growth and intracellular fluorescence were followed over several hours unraveling time dependent population heterogeneity on single-cell level, not possible with conventional analysis methods such as flow cytometry. Besides insights into device fabrication, furthermore, the preparation of the preculture, loading, trapping of bacteria, and the PLBR cultivation of single cells and colonies is demonstrated. These devices will add a new dimension in microbiological research to analyze time dependent phenomena of single bacteria under tight environmental control. Due to the simple and relatively short fabrication process the technology can be easily adapted at any microfluidics lab and simply tailored towards specific needs.

In this protocol the fabrication, setup and basic operation of a microfluidic picoliter bioreactor (PLBR) for single-cell analysis of prokaryotic microorganisms is introduced. Industrially relevant microorganisms were analyzed as proof of principle allowing insights into growth rate, morphology, and phenotypic heterogeneity over certain time periods, hardly possible with conventional methods.

In this protocol the fabrication, experimental setup and basic operation of the recently introduced microfluidic picoliter bioreactor (PLBR) is described ...

Operation of a Benchtop Bioreactor

Fermentation systems are used to provide an optimal growth environment for many different types of cell cultures. The ability afforded by fermentors to carefully control temperature, pH, and dissolved oxygen concentrations in particular makes them essential to efficient large scale growth and expression of fermentation products. This video will briefly describe the advantages of the fermentor over the shake flask. It will also identify key components of a typical benchtop fermentation system and give basic instruction on setup of the vessel and calibration of its probes. The viewer will be familiarized with the sterilization process and shown how to inoculate the growth medium in the vessel with culture. Basic concepts of operation, sampling, and harvesting will also be demonstrated. Simple data analysis and system cleanup will also be discussed.

Fermentors are used to increase culture yield and productivity of bioengineered cells. After screening multiple microbial or animal cell culture candidates in shake flasks, the next logical step is to increase the selected culture&#x2019;s biomass with the fermentor. This video demonstrates the setup and operation of a typical benchtop bioreactor system.

ベンチトップリアクターの操作

Fermentation systems are used to provide an optimal growth environment for many different types of cell cultures. The ability afforded by fermentors to ...

Sensing of Barrier Tissue Disruption with an Organic Electrochemical Transistor

The gastrointestinal tract is an example of barrier tissue that provides a physical barrier against entry of pathogens and toxins, while allowing the passage of necessary ions and molecules. A breach in this barrier can be caused by a reduction in the extracellular calcium concentration. This reduction in calcium concentration causes a conformational change in proteins involved in the sealing of the barrier, leading to an increase of the paracellular flux. To mimic this effect the calcium chelator ethylene glycol-bis(beta-aminoethyl ether)-N,N,N&#39;,N&#39;-tetra acetic acid (EGTA) was used on a monolayer of cells known to be representative of the gastrointestinal tract. Different methods to detect the disruption of the barrier tissue already exist, such as immunofluorescence and&#160;permeability assays. However, these methods are time-consuming and costly and not suited to dynamic or high-throughput measurements. Electronic methods for measuring barrier tissue integrity also exist for measurement of the transepithelial resistance (TER), however these are often costly and complex. The development of rapid, cheap, and sensitive methods is urgently needed as the integrity of barrier tissue is a key parameter in drug discovery and pathogen/toxin diagnostics. The organic electrochemical transistor (OECT) integrated with barrier tissue forming cells has been shown as a new device capable of dynamically monitoring barrier tissue integrity. The device is able to measure minute variations in ionic flux with unprecedented temporal resolution and sensitivity, in real time, as an indicator of barrier tissue integrity. This new method is based on a simple device that can be compatible with high throughput screening applications and fabricated at low cost.

The Organic Electrochemical Transistor is integrated with live cells and used to monitor ion flux across the gastrointestinal epithelial barrier. In this study, an increase in ion flux, related to disruption of tight junctions, induced by the presence of the calcium chelator EGTA (ethylene glycol-bis(beta-aminoethyl ether)-N,N,N',N'-tetra acetic acid), is measured.

有機電気化学トランジスタにバリア組織破壊の検出

The gastrointestinal tract is an example of barrier tissue that provides a physical barrier against entry of pathogens and toxins, while allowing the ...

Medium Preparation for the Cultivation of Microorganisms under Strictly Anaerobic/Anoxic Conditions

In contrast to aerobic organisms, strictly anaerobic microorganisms require the absence of oxygen and usually a low redox potential to initiate growth. As oxygen is ubiquitous in air, retaining O2-free conditions during all steps of cultivation is challenging but a prerequisite for anaerobic culturing. The protocol presented here demonstrates the successful cultivation of an anaerobic mixed culture derived from a biogas plant using a simple and inexpensive method. A precise description of the entire anoxic culturing process is given including media preparation, filling of cultivation flasks, supplementation with redox indicator and reducing agents to provide low redox potentials as well as exchanging the headspace to keep media free from oxygen. Furthermore, a detailed overview of aseptically inoculating gas tight serum flasks (by using sterile syringes and needles) and suitable incubation conditions is provided. The present protocol further deals with gas and liquid sampling for subsequent analyses regarding gas composition and volatile fatty acid concentrations using gas chromatography (GC) and high performance liquid chromatography (HPLC), respectively, and the calculation of biogas and methane yield considering the ideal gas law.

As obligate anaerobic organisms are unable to grow upon oxygen exposure, the use of anaerobic culturing techniques is indispensable. Here, we demonstrate a simple and effective method to cultivate a mixed culture derived from a biogas plant from media preparation to gas and volatile fatty acid quantification.

厳密嫌気性/無酸素条件下での微生物の培養のための培地製剤

In contrast to aerobic organisms, strictly anaerobic microorganisms require the absence of oxygen and usually a low redox potential to initiate growth. As ...

生化学

豚排泄物バイオガスからのバイオメタン取得のための微細藻類培養

Biogas Purification through the use of a Microalgae-Bacterial System in Semi-Industrial High Rate Algal Ponds

In recent years, a number of technologies have emerged to purify biogas into biomethane. This purification entails a reduction in the concentration of polluting gases such as carbon dioxide and hydrogen sulfide to increase the content of methane. In this study, we used a microalgal cultivation technology to treat and purify biogas produced from organic waste from the swine industry to obtain ready-to-use biomethane. For cultivation and purification, two 22.2 m3 open-pond photobioreactors coupled with an absorption-desorption column system were set up in San Juan de los Lagos, Mexico. Several recirculation liquid/biogas ratios (L/G) were tested to obtain the highest removal efficiencies; other parameters, such as pH, dissolved oxygen (DO), temperature, and biomass growth, were measured. The most efficient L/Gs were 1.6 and 2.5, resulting in a treated biogas effluent with a composition of 6.8%vol and 6.6%vol in CO2, respectively, and removal efficiencies for H2S up to 98.9%, as well as maintaining O2 contamination values of less than 2%vol. We found that pH greatly determines CO2 removal, more so than L/G, during cultivation because of its participation in the photosynthetic process of microalgae and its ability to vary pH when solubilized due to its acidic nature. DO, and temperature oscillated as expected from the light-dark natural cycles of photosynthesis and the time of day, respectively. Biomass growth varied with CO2 and nutrient feeding as well as reactor harvesting; however, the trend remained primed for growth.

著者スポットライト:バイオメタン生産を強化するための微細藻類バイオテクノロジーのスケーリング 

Air pollution impacts the quality of life of all organisms. Here, we describe the use of microalgae biotechnology for the treatment of biogas (simultaneous removal of carbon dioxide and hydrogen sulfide) and the production of biomethane through semi-industrial open high-rate algal ponds and subsequent analysis of treatment efficiency, pH, dissolved oxygen, and microalgae growth.

準工業用高速藻類池における微細藻類-バクテリアシステムを用いたバイオガス精製

In recent years, a number of technologies have emerged to purify biogas into biomethane. This purification entails a reduction in the concentration of ...

食品廃棄物とスラッジの嫌気性消化のための呼吸測定プロトコル

Measuring Biomethane Potential of Food Scrap Waste Anaerobically Co&#45;Digested with Waste&#45;Activated Sludge Using Respirometry

The use of respirometry to study the biokinetics of microbiota treating wastewater or digesting wastewater sludges has become more prevalent over the last few decades. The use of respirometry to examine the biokinetics of anaerobic microbiota co-digesting organic waste streams such as wastewater sludge and food scrap is an area of active research. To date, no visualized protocol has been published on the topic. Accordingly, in this protocol, we configured a respirometer to measure methane production and flow rate over time using three different food-to-microorganism (F:M) ratios and food scrap waste and waste-activated sludge as substrates. The resulting data, coupled with substrate utilization measurements, provides the basis for understanding how different substrate concentrations influence the rate at which anaerobic microbiota produce methane. Additionally, this protocol presents a method to develop biokinetic parameters (e.g., methane production rate constant and yield). Others can use this respirometry protocol to examine organic degradation under anaerobic conditions and develop microbial parameters.

著者スポットライト:新しい呼吸測定プロトコルを使用した嫌気性微生物叢研究の進歩

This protocol describes a best practice for determining methane production and microbial kinetic parameters using respirometry for anaerobic microbiota co-digesting food scrap waste and waste-activated sludge.

呼吸測定法を用いた廃棄物活性汚泥と嫌気性共消化された生ごみ廃棄物のバイオメタン電位測定

The use of respirometry to study the biokinetics of microbiota treating wastewater or digesting wastewater sludges has become more prevalent over the last ...

システムのセットアップと基本操作：バイオガスに有機性廃棄物を変換するために連続的に攪拌した嫌気性消化

要約

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バイオエネルギー生産のための統合された嫌気性消化と水熱炭化の評価

のための周期的圧力のバイオリアクターの設計生体外で研究

Microfluidic Picoliter Bioreactor for Microbial Single-cell Analysis: Fabrication, System Setup, and Operation

ベンチトップリアクターの操作

有機電気化学トランジスタにバリア組織破壊の検出

厳密嫌気性/無酸素条件下での微生物の培養のための培地製剤

準工業用高速藻類池における微細藻類-バクテリアシステムを用いたバイオガス精製

準工業用高速藻類池における微細藻類-バクテリアシステムを用いたバイオガス精製

準工業用高速藻類池における微細藻類-バクテリアシステムを用いたバイオガス精製

呼吸測定法を用いた廃棄物活性汚泥と嫌気性共消化された生ごみ廃棄物のバイオメタン電位測定