To make the commercial application

To make the commercial application of microalgae successful, careful selection of fast-growing, extremes-tolerant, and highenergy-content microalgal strains is a primary requirement.
A large number of strains of Scenedesmus/Acutodesmus (of which S01801 is a recognized sub-genus) have been used for photosynthetic CO2 mitigation, wastewater treatment, and biofuel production (Doria et al. 2012; Basu et al. 2013; Zhang et al. 2014).
Here, we add to the information on the uses of this genus by our isolation of an Acutodesmus sp. from industrial wastewater; the examination of its biomass productivity, light, temperature, pH, and CO2-tolerance range or ability; and the macromolecular composition under varying CO2 concentrations.
Light intensity, its duration and wavelength, directly affect the growth and photosynthesis of microalgae.
Insufficient light may lead to growth limiting, and too much light to photo-oxidation and photoinhibitory conditions (Al-qasmi et al. 2012). Park et al. (2011) reported that photosynthesis in most algae saturates at a solar radiation intensity of 200 μmol photons m−2 s −1 , which is around 10–17 % of summer/winter maximum outdoor sunlight intensity, though some species have been reported to saturate at higher light levels (Ho et al. 2012; Liu et al. 2012; Treves et al. 2013).
The growth-saturating light intensity for our Acutodesmus sp. was quite high when compared to most of the previously reported strains of this alga (Liu et al. 2012; Gris et al. 2014).
The growth rate was maximum at a light intensity of 500 μmol photons m−2 s −1 , and decreased at sub-optimal and supra-optimal light conditions. Photoinhibition above the saturating light level can occur due to disruption of the Photosystem II function and inactivation of enzymes involved in CO2 fixation (Franklin et al. 2003; Juneja et al. 2013).
However, our strain of Acutodesmus appeared to be tolerant of light intensities of up to 700 μmol photons m−2 s −1 without a significant decrease in growth rate.
Thermotolerance of microalgae is a promising attribute in the enhancement of biomass production, especially by the reduction of the risk of contamination by pathogens and the lowering of the cooling costs of flue gases, if they are used for cultivation.
This strain showed a broad range of temperature tolerance.
However, the maximum growth rate occurred at 37 °C, presumably reflecting the usual impacts of temperature on metabolic processes, with increasing temperatures increasing rates of biological processes to an optimal point, beyond which higher temperatures begin to adversely affect protein structure and enzyme activity.
Most of the reported strains of the genus Scenedesmus have been grown in a temperature range of 25–32 °C (Ho et al. 2012; Wang et al. 2013; Welter et al. 2013; Mandotra et al. 2014), except for a very few thermo-tolerant strains such as those reported by Basu et al. (2013) and Onay et al. (2014).
The excellent temperature tolerance ability of our strain makes it suitable for reduction in cooling costs, when treated with direct hot flue gases.
Another important factor in algae cultivation is pH.
It determines the solubility and availability of CO2 and other nutrients, and significantly affects algal metabolism.
The impact of pH was studied in the range 4–11.
Most previous studies are based on only manipulating the initial pH (Watanabe et al. 1992; Yue and Chen 2005). However, the pH increases sharply as a consequence of CO2 depletion by photosynthesis and, in some cases, due to nitrate assimilation (Varshney et al. 2015).
Hence, we used biological buffers to avoid the pH change and measured growth by changes in OD at 720 nm.
The growth rate was optimal at pH 8.0 and was suppressed above pH 9.0, possibly due to limitation in the availability of carbon from CO2.
At a higher pH, the majority of dissolved inorganic carbon is found in the form of bicarbonate and carbonate and the availability of free CO2 decreases (Juneja et al. 2013).
Declining growth at pH values above 9 suggest that the species of Acutodesmus we used had a poor ability to utilize bicarbonate ions from the medium, though neutrophilic Scenedesmus species can use bicarbonate well (Thielmann et al. 1990).
Also, at high or low pH, cells may have to expend energy to maintain the internal pH within the range necessary for cell function, which in turn results in reduced growth rates.
Similar tests were also performed by Vidyashankar et al. (2013), in which Scenedesmus dimorphus was grown in the pH range of 5–11 and showed a good growth profile under the pH range 9–11, but formed aggregates and flocculated at pH 11. This property is important and favorable when using industrial stack gases for mass cultivation of algae.
In addition, our Acutodesmus strain showed relatively higher CO2 tolerance and higher carbohydrate and protein content when compared with most of the strains of the genus Scenedesmus examined (Table 2).

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

คัดเลือกสายพันธุ์ microalgal highenergy เนื้อหาและเติบโตเร็ว สุดขั้วอดทน เป็นการสาหร่ายประยุกต์ในเชิงพาณิชย์ให้ประสบความสำเร็จ ความต้องการหลักจำนวนมากของสายพันธุ์ของ Scenedesmus/Acutodesmus (ซึ่ง S01801 เป็นสกุลย่อยรู้จัก) ใช้สำหรับลด CO2 ดำรง บำบัดน้ำเสีย และการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ (เด et al. 2012 กับ et al. 2013 Zhang et al. 2014) ที่นี่ เราเพิ่มข้อมูลเกี่ยวกับการใช้ของสกุลนี้ โดยเราแยกเป็น sp. Acutodesmus จากน้ำเสียในอุตสาหกรรม การตรวจสอบผลผลิตชีวมวล แสง อุณหภูมิ pH และ CO2-คลาดหรือ หรือความ สามารถ และองค์ประกอบ macromolecular แบบทวี CO2 ความเข้มข้นความเข้มแสง ความยาวและความยาวคลื่น มีผลต่อการเติบโตและสังเคราะห์แสงของสาหร่ายโดยตรง แสงไม่เพียงพออาจนำไปสู่การเติบโตจำกัด และแสงมากเกินไปให้ภาพออกซิเดชันและ photoinhibitory (Al-qasmi et al. 2012) สวน et al. (2011) รายงานว่า การสังเคราะห์แสงของสาหร่ายมากที่สุดใน saturates ที่มีความเข้มรังสีดวงอาทิตย์ของ 200 ไมโครโมลโฟตอน m−2 s − 1 ซึ่งเป็นประมาณ 10 – 17% ของความเข้มแสงแดดกลางแจ้งสูงสุดฤดูร้อน/ฤดูหนาว แม้ว่าบางสายพันธุ์ได้รับรายงานจะทำให้เต็มที่สูงกว่าระดับแสง (โฮจิมินห์ et al. 2012 Liu et al. 2012 เทรเวส et al. 2013) พอดิบพอดีการเจริญเติบโตความเข้มแสงสำหรับ sp. Acutodesmus ของเรามีค่อนข้างสูงเมื่อเทียบกับส่วนใหญ่ของพันธุ์นี้ alga (Liu et al. 2012 รายงานก่อนหน้านี้ Gris et al. 2014) อัตราการเติบโตสูงสุดที่ความสว่างของ 500 ไมโครโมลโฟตอน m−2 s − 1 และลดลงในช่วงที่ดีที่สุด และดีที่ สุด supra สภาพแสง Photoinhibition เหนือระดับแสง saturating สามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากการหยุดชะงักของฟังก์ชัน Photosystem II และยกเลิกการเรียกเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องในการตรึง CO2 (แฟรงคลิน et al. 2003 Juneja et al. 2013) อย่างไรก็ตาม สายพันธุ์ของ Acutodesmus ของเราที่ดูเหมือนจะอดทนกับความเข้มแสงของถึง 700 ไมโครโมลโฟตอน m−2 s − 1 โดยอัตราการเติบโตลดลงอย่างมีนัยสำคัญThermotolerance ของสาหร่ายเป็นคุณลักษณะที่มีแนวโน้มในการเพิ่มประสิทธิภาพของการผลิตชีวมวล โดยเฉพาะอย่างยิ่งการลดความเสี่ยงของการปนเปื้อนจากเชื้อโรคและการลดต้นทุนการระบายความร้อนของก๊าซที่ปล่องควัน ถ้าพวกเขาจะใช้สำหรับการเพาะปลูกสายพันธุ์นี้พบว่าอุณหภูมิที่หลากหลายอย่างไรก็ตาม อัตราการเติบโตสูงสุดเกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 37 ° C สันนิษฐานว่าสะท้อนให้เห็นถึงผลกระทบต่ออุณหภูมิปกติในกระบวนการเผาผลาญ กับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของกระบวนการทางชีวภาพไปยังจุดที่ดีที่สุด เกินกว่าที่อุณหภูมิสูงจะเริ่มส่งผลกระทบกับกิจกรรมโครงสร้างและเอนไซม์โปรตีน ส่วนใหญ่พันธุ์สกุล Scenedesmus รายงานได้รับการปลูกในช่วงอุณหภูมิ 25 – 32 องศาเซลเซียส (โฮจิมินห์ et al. 2012 วัง et al. 2013 โกลาหล et al. 2013 Mandotra et al. 2014), ยกเว้นมีกี่สายพันธุ์ที่ทนร้อนเช่นรายงาน โดยกับ et al. (2013) และ Onay et al. (2014) ความสามารถความอดทนดีอุณหภูมิของสายพันธุ์ของเราทำให้มันเหมาะสำหรับการลดในค่าใช้จ่าย ทำความเย็นเมื่อรักษา ด้วยก๊าซที่ปล่องควันร้อนโดยตรงปัจจัยสำคัญในการเพาะปลูกสาหร่ายคือ pH มันกำหนดละลายและ CO2 และสารอาหารอื่น ๆ และอย่างมีนัยสำคัญมีผลต่อการเผาผลาญอาหารสาหร่าย เป็นศึกษาผลกระทบของ pH ในช่วง 4-11 ศึกษาก่อนหน้านี้ส่วนใหญ่จะอิงเฉพาะ จัดการกับค่า pH เริ่มต้น (วาตานาเบะ et al. 1992 ยิวและเฉิน 2005) อย่างไรก็ตาม ค่า pH ขึ้นอย่างรวดเร็วเป็นผลมาจากการสูญเสีย CO2 โดยการสังเคราะห์แสง และ ในบาง กรณี เนื่องจากดูดซึมไนเตรท (Varshney et al. 2015) ด้วยเหตุนี้ เราใช้บัฟเฟอร์ชีวภาพเพื่อหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงค่า pH และวัดการเจริญเติบโต โดยการเปลี่ยนแปลงใน OD ที่ 720 นาโนเมตร อัตราการเจริญเติบโตได้ดีที่สุดที่ pH 8.0 และถูกระงับเหนือค่า pH 9.0 อาจเนื่องจากข้อจำกัดในการมีอยู่ของคาร์บอนจาก CO2ที่ค่า pH สูง ละลายอนินทรีย์คาร์บอนส่วนใหญ่จะพบในรูปของไบคาร์บอเนต และคาร์บอเนตและความพร้อมของฟรี CO2 ลดลง (Juneja et al. 2013)ลดการเจริญเติบโตที่ค่า pH สูงกว่า 9 แนะนำว่า พันธุ์ Acutodesmus ที่เราใช้มีความสามารถต่ำใช้ไบคาร์บอเนตไอออนจากสื่อ ว่า neutrophilic Scenedesmus พันธุ์สามารถใช้ไบคาร์บอเนตดี (Thielmann et al. 1990) ยัง ที่ค่า pH สูง หรือต่ำ เซลล์อาจมีการใช้จ่ายพลังงานเพื่อรักษาค่า pH ภายในภายในช่วงจำเป็นสำหรับการทำงานของเซลล์ ซึ่งเปิดผลลดอัตราการเติบโต การทดสอบที่คล้ายกันยังถูกดำเนินการโดย Vidyashankar et al. (2013), ซึ่ง Scenedesmus dimorphus ถูกปลูกในช่วง pH 5-11 แสดงให้เห็นว่าโพรไฟล์ดีเติบโตภายใต้ช่วง pH 9 – 11 แต่ผลที่เกิดขึ้น และ flocculated ที่ pH 11 แห่งนี้มีความสำคัญ และดีเมื่อใช้ก๊าซอุตสาหกรรมกองมวลเพาะปลูกสาหร่ายนอกจากนี้ สายพันธุ์ Acutodesmus ของเราแสดงให้เห็นว่ายอมรับ CO2 ค่อนข้างสูง และสูงกว่าคาร์โบไฮเดรตและโปรตีนเนื้อหาเมื่อเทียบกับที่สุดของสายพันธุ์ของพืช Scenedesmus ตรวจสอบ (ตาราง 2)

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ที่จะทำให้การประยุกต์ใช้ในเชิงพาณิชย์ของสาหร่ายทะเลขนาดเล็กที่ประสบความสำเร็จคัดเลือกของที่เติบโตอย่างรวดเร็วสุดขั้วใจกว้างและ highenergy เนื้อหาสายพันธุ์สาหร่ายเป็นความต้องการหลัก.
จำนวนมากของสายพันธุ์ของ Scenedesmus / Acutodesmus (ซึ่ง S01801 เป็นที่ยอมรับในย่อยประเภท ) ได้ถูกนำมาใช้สำหรับการบรรเทาผลกระทบการสังเคราะห์แสง CO2, ระบบบำบัดน้ำเสียและการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ (Doria et al, 2012;. ซึ et al, 2013;. Zhang et al, 2014)..
ที่นี่เราเพิ่มข้อมูลเกี่ยวกับการใช้งานประเภทนี้โดยเรา แยกของ Acutodesmus SP น้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรม การตรวจสอบการผลิตชีวมวลแสงอุณหภูมิ pH และช่วง CO2 อดทนหรือความสามารถของตน และองค์ประกอบโมเลกุลภายใต้การที่แตกต่างกันมีความเข้มข้นของ CO2.
ความเข้มของแสงระยะเวลาและความยาวคลื่นของมันส่งผลโดยตรงต่อการเจริญเติบโตและการสังเคราะห์แสงของสาหร่าย.
แสงไม่เพียงพออาจนำไปสู่การเจริญเติบโต จำกัด และแสงมากเกินไปที่จะภาพออกซิเดชันและ photoinhibitory เงื่อนไข (Al-Qasmi et al. 2012) พาร์ค, et al (2011) รายงานการสังเคราะห์แสงในส่วนอิ่มตัวสาหร่ายที่ที่ความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์ 200 ไมโครโมลโฟตอน M-2 วินาที -1 ซึ่งเป็นรอบ 10-17% ของฤดูร้อน / ฤดูหนาวสูงสุดเข้มแสงแดดกลางแจ้งแม้ว่าบางชนิดได้รับการรายงานไปยังเปียกโชก ในระดับที่สูงกว่าแสง (โฮ et al, 2012;. หลิว et al, 2012;.. ทรีฟส์ et al, 2013).
การเติบโต saturating ความเข้มของแสงสำหรับ Acutodesmus SP ของเรา ค่อนข้างสูงเมื่อเทียบกับส่วนใหญ่ของสายพันธุ์ที่รายงานก่อนหน้านี้ของสาหร่ายนี้ (Liu et al, 2012;.. Gris et al, 2014).
อัตราการขยายตัวสูงสุดเป็นที่ความเข้มแสง 500 ไมโครโมลโฟตอน M-2 -1 และ ลดลงในสภาพแสงย่อยที่ดีที่สุดและประชาชนที่ดีที่สุด Photoinhibition เหนือระดับแสง saturating อาจเกิดขึ้นเนื่องจากการหยุดชะงักของฟังก์ชั่น Photosystem ครั้งที่สองและการใช้งานของเอนไซม์ที่มีส่วนร่วมในการตรึง CO2 (แฟรงคลิน et al, 2003.. Juneja et al, 2013).
อย่างไรก็ตามความเครียดจาก Acutodesmus ของเราดูเหมือนจะใจกว้างของแสง ความเข้มของได้ถึง 700 ไมโครโมลโฟตอน M-2 -1 โดยไม่ต้องมีการลดลงอย่างมีนัยสำคัญในอัตราการเจริญเติบโต.
ทนร้อนของสาหร่ายเป็นคุณลักษณะที่มีแนวโน้มในการเพิ่มประสิทธิภาพของการผลิตชีวมวลโดยเฉพาะอย่างยิ่งการลดลงของความเสี่ยงของการปนเปื้อนจากเชื้อโรคและลด ค่าใช้จ่ายในการระบายความร้อนของก๊าซไอเสียถ้าพวกเขาจะใช้สำหรับการเพาะปลูก.
สายพันธุ์นี้แสดงให้เห็นความหลากหลายของความอดทนอุณหภูมิ.
อย่างไรก็ตามอัตราการเติบโตสูงสุดเกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียสสันนิษฐานว่าสะท้อนให้เห็นถึงผลกระทบที่ตามปกติของอุณหภูมิที่มีต่อกระบวนการเผาผลาญอาหารที่มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้น การเพิ่มอัตราการของกระบวนการทางชีวภาพไปยังจุดที่ดีที่สุดเกินกว่าที่อุณหภูมิที่สูงขึ้นเริ่มที่จะส่งผลกระทบต่อโครงสร้างของโปรตีนและเอนไซม์.
ส่วนใหญ่ของสายพันธุ์ที่รายงานของ Scenedesmus ประเภทที่ได้รับการปลูกในช่วงอุณหภูมิ 25-32 ° C (โฮ et al, . 2012; วัง et al, 2013; มั่วสุม et al, 2013; Mandotra et al, 2014) ยกเว้นสายพันธุ์เทอร์โมใจกว้างน้อยมากเช่นผู้ที่รายงานโดยซึ et al, (2013) และ onay et al, (2014).
ความสามารถทนทานต่ออุณหภูมิที่ดีของสายพันธุ์ของเราจะทำให้มันเหมาะสำหรับการลดค่าใช้จ่ายในการระบายความร้อนเมื่อรับการรักษาด้วยก๊าซไอเสียโดยตรงร้อน.
อีกหนึ่งปัจจัยสำคัญในการเพาะปลูกสาหร่ายมีค่า pH.
จะเป็นตัวกำหนดสามารถในการละลายและความพร้อมของ CO2 และสารอาหารอื่น ๆ . มีนัยสำคัญและมีผลต่อการเผาผลาญอาหารของสาหร่าย
. ผลกระทบของค่า pH ได้ศึกษาในช่วง 4-11
ศึกษาก่อนหน้านี้ส่วนใหญ่จะขึ้นอยู่กับเฉพาะการจัดการกับ pH เริ่มต้น (Watanabe et al, 1992. Yue และเฉิน 2005) อย่างไรก็ตามการเพิ่มขึ้นของค่า pH อย่างรวดเร็วเป็นผลของการสูญเสีย CO2 โดยการสังเคราะห์แสงและในบางกรณีเกิดจากการดูดซึมไนเตรต (Varshney et al. 2015).
ดังนั้นเราจึงใช้บัฟเฟอร์ชีวภาพเพื่อหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงค่า pH และการเจริญเติบโตโดยวัดจากการเปลี่ยนแปลงใน OD ที่ 720 นาโนเมตร.
อัตราการเติบโตเป็นที่ดีที่สุดที่ pH 8.0 และถูกปราบปรามดังกล่าวข้างต้นมีค่า pH 9.0 อาจจะเป็นเพราะมีข้อ จำกัด ในความพร้อมของคาร์บอนไดออกไซด์จากก๊าซ CO2.
ที่ค่า pH ที่สูงขึ้นส่วนใหญ่ละลายคาร์บอนนินทรีย์ที่พบในรูปแบบของไบคาร์บอเนตและ คาร์บอเนตและความพร้อมของ CO2 ลดลงฟรี (Juneja et al. 2013).
การเจริญเติบโตลดลงที่ค่าพีเอชข้างต้น 9 ชี้ให้เห็นว่าสายพันธุ์ของ Acutodesmus ที่เราใช้มีความยากจนที่จะใช้ไอออนไบคาร์บอเนตจากกลางแม้ว่า neutrophilic ชนิด Scenedesmus สามารถใช้ไบคาร์บอเนต ดี (Thielmann et al. 1990).
นอกจากนี้ที่ pH สูงหรือต่ำ, เซลล์อาจจะต้องใช้จ่ายพลังงานเพื่อรักษาค่า pH ภายในช่วงที่จำเป็นสำหรับการทำงานของเซลล์ซึ่งในผลการเปิดในอัตราการเติบโตที่ลดลง.
การทดสอบที่คล้ายกันดำเนินการ โดย Vidyashankar et al, (2013) ซึ่งใน Scenedesmus dimorphus ถูกปลูกในช่วงค่า pH 5-11 และแสดงให้เห็นรายละเอียดการเติบโตที่ดีภายใต้ช่วงค่า pH 9-11 แต่รูปแบบมวลรวมและ flocculated ที่ pH 11. สถานที่แห่งนี้เป็นสิ่งสำคัญและดีเมื่อใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม สแต็คก๊าซสำหรับการเพาะปลูกมวลของสาหร่าย.
นอกจากนี้ความเครียด Acutodesmus ของเราแสดงให้เห็นความอดทน CO2 ค่อนข้างสูงและคาร์โบไฮเดรตและโปรตีนสูงที่สุดเมื่อเทียบกับสายพันธุ์ของพืชและสัตว์ที่ Scenedesmus ตรวจสอบ (ตารางที่ 2)