西洋参细胞液体培养及动力学研究

文对西洋参细胞在改良MS培养液中发酵过程和发酵动力学进行了研究。结果表明,细胞生长动力学为：dXdt=μmax·s Ksx,式中μmax=o．1613d^-1,Ks=47．59g／L,基质消耗动力学为。-dsdt=1．75dXdt。西洋参细胞液体培养收获最佳期23天以上,皂甙累积的高峰期为25天以后。液体培养时,细胞中大部分皂甙释放到培养液中,经薄层层析后仅含R_g1;而愈伤组织中则含Rg₁、Rb₁、Re、Rd、Re五种,其总皂甙含量比人工栽种西洋参提高23％。     

西洋参细胞悬浮培养中皂甙生物合成的代谢调节

七种真菌菌丝体诱导因子中,六种促进培养细胞的皂甙生物合成。尤其葡枝根霉作用更为明显,提高皂甙含量二倍。人参寡糖素是一种既能诱导皂甙生物合成,又能促进细胞生长的新型诱导因子,浓度为50mg／L寡糖素既能维持细胞较好生长又能提高皂甙含量,因而得到较高的皂甙产率。用四种条件培养液进行培养,结果均促进悬浮培养细胞的皂甙生物合成,其中丹参条件培养液使悬浮培养细胞的皂甙含量提高二倍多。加入皂甙生物合成主途径的三种前体,都不同程度地促进皂甙的生物合成,前体中以角鲨烯作用最为明显。     

人参细胞大量培养的研究

人参细胞培养液的 pH 值在培养过程中先迅速降低然后缓缓回升,后又趋于平稳。合成皂甙高峰在细胞生长对数期稍后出现。生产皂甙的最佳收获期,细胞悬浮培养为20—25天,细胞发酵培养为15—18天。细胞生长和皂甙累积要求有一个稳定而又适宜的 pH 值环境。发酵培养无论对细胞生长、培养规模、还是皂甙含量均是一种较为理想的培养方式。     

三七细胞大量（发酵）培养的研究

三七(Panax notoginseng)细胞发酵培养的皂甙含量为干重的11.21%,皂甙产率为1513.3mg·L~(-1),细胞培养物产率为每月13.58g干重·L~(-1),均比悬浮培养高。接种量的增加能明显地提高生长速率、皂甙产率以及细胞培养物产率。通气速率0.8vvm较适合于三七细胞的发酵培养。在发酵培养过程中pH值由5.8逐渐降至3.92,没有出现回升。     

西洋参细胞大量培养的工艺学研究

较适合于植物细胞悬浮培养的培养液体积为三角瓶总容量的1／5至2／5。氧溶浓度的输出随着温度的增加而增加。西洋参细胞培养液的粘性明显大于无细胞培养液。细胞发酵培养较合适的搅拌速度为60rpm。渗透压的增大会明显地提高细胞培养物的皂甙含量,但对细胞的生长不利。本研究为今后设计出适合于西洋参细胞大量培养的发酵罐提供了重要的依据。     

人参寡糖素对三七悬浮培养细胞生长的效应

从人参培养细胞的细胞壁中分离纯化到不同分子量的单体人参寡糖素。试验结果表明命名为人参寡糖素Ⅶ和人参寡糖素Ⅷ的两种寡糖素对三七悬浮培养细胞的生长具有明显的促进作用,其增长率分别为１９．３４％和１０．５８％,人参寡糖素Ⅶ的适宜浓度为５—１０ｍｇ／ｌ。在高浓度下（大于２５ｍｇ／ｌ）稍抑制培养细胞生长。在细胞培养２２天（指数生长期）后．加入１０ｍｇ／ｌ的人参寡糖素Ⅶ．然后再培养２天。其生长速率即提高,加入人参寡糖素Ⅷ后．缩短了三七细胞悬浮培养生长的延缓期．提前进入对数生长期和指数生长期,并在对数生长期和指数生长期作用最明显,因而最终收获时培养细胞的产率增加。     

三七.人参和西洋参细胞悬浮培养的比较研究

用薄层层析对三七、人参和西洋参愈伤组织进行的初步鉴定表明,三种愈伤组织都含有皂甙和主要皂甙成分Rb_1、Rg_1,三七愈伤组织还含有一种抗癌皂甙Rh_1。对愈伤组织的生长,三七低于人参高于西洋参;对愈伤组织中总皂甙含量,三七均高于人参和西洋参。三种植物细胞悬浮培养结果类似于他们的愈伤组织培养,但生长又进一步提高。三七细胞悬浮培养中皂甙产生的时间进程几乎与生长平行,合适的收获期为培养30天。寡糖素不仅增强三七培养细胞的皂甙形成而且促进细胞生长,较合适的浓度为1.25 ppm。通过以上研究,使三七悬浮培养细胞的生长(干重增加178毫克)为最初培养愈伤组织的4倍以上,总皂甙产率高达20.6毫克,为最初培养愈伤组织的8.5倍。     

真菌诱导子对悬浮培养西洋参细胞的生理效应

报道了不同真菌诱导子对悬浮培养的西洋参（Ｐａｎａｘｑｕｉｎｑｕｅｆｏｌｉｕｍ）细胞生长、皂甙和多糖合成,以及细胞内和培养液中过氧化物酶活性的生理效应。悬浮培养的西洋参细胞经刺盘孢菌（Ｃｏｌｌｅｔｏｔｒｉｃｈｕｍｎｉｃｏｌｔｉａｎａｅ）丝体诱导子处理后,总皂甙产率可由对照的２９６ｍｇ／Ｌ增加到６７９ｍｇ／Ｌ（约占细胞干重的（１６．３％）,比对照提高约１．３倍,而且总皂甙的８５％排放在培养液中;经黑曲霉（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｎｉｇｒａｎ）诱导子处理后,细胞多糖含量可达到１１．７９％（细胞干重）,比对照增加１倍多。初步纯化的刺盘孢菌丝体诱导子和尖孢镰刀菌（Ｆｕｓｕｒｉｕｍｏｘｙｓｐｏｒｕｍ）滤液诱导子在诱导处理前期能明显促进西洋参细胞生长,同时细胞内及培养液中过氧化物酶活性显著增加;随时间延长,细胞生长和酶活性逐步受到抑制。     

人参寡糖素M对红花培养细胞生长与α-生育酚形成的影响

人参寡糖素M能提高红花(Carthamus tinctorius)培养细胞的生长速率和培养细胞中代谢产物α-生育酚的含量。其最适作用浓度在愈伤组织培养中为5mg/L。在红花细胞悬浮培养加入人参寡糖素M1d后,培养细胞中α-生育酚的含量即提高,但由于累积效应,因而于细胞接种当天同时加入人参寡糖素M对细胞生长和α-生育酚含量的提高效果较好。加入人参寡糖素M可缩短红花悬浮培养细胞生长的延缓期,并于指数生长期作用最明显;另外可使细胞生长及α-生育酚积累同时提前达到最高值,因而缩短了细胞收获时间。     

高产人参寡糖素培养细胞克隆系的筛选

人参（ＰａｎａｘｇｉｎｓｅｎｇＣ．Ａ．Ｍｅｙ．）培养细胞经细胞平板克隆,获得近３００个克隆系。克隆系在细胞生长速率和寡糖素含量及产率上均存在显著差异,且寡糖素产率和细胞生长之间有明显的相关性。经１１代连续继代培养观察及过氧化物酶同工酶谱特征分析,筛选到一株寡糖素产率高且稳定的克隆系ＰＧ－１８０,其平均生长速率是０．４９５ｇ于重／Ｌ·天,为原始株系的１．３９倍,平均寡糖素含量为１４．６９％干重,是亲本的１．６５倍,平均寡糖素产率是２．１８３ｇ／Ｌ,为原始株系的２．３２倍。比较克隆系ＰＧ－１８０和原始株系细胞悬浮培养时间进程发现,由人参培养细胞生产寡糖素的最佳细胞收获期为３周左右。     

西洋参悬浮细胞发酵工艺研究

探讨了西洋参悬浮细胞分步培养与稀土、D-半乳糖和甘露醇等诱导子对悬浮细胞生长及皂甙产量的影响。发现继代4d后换液一次再继续培养获得的培养物,在皂甙产率和糖利用率等方面优于连续培养;D-半乳糖作为诱导子,对悬浮培养的西洋参细胞生长、皂甙产率及皂甙的分泌等方面都有非常明显的促进作用。     

细胞培养生产人参寡糖素降低成本的途径

在人参（Ｐａｎａｘｇｉｎｓｅｎｇ）细胞悬浮培养中,以无离子水代替重蒸馏水,细胞生长速率和寡糖素产率分别降低２．３％和２．９％。用白糖代替蔗糖,细胞生长速率和寡糖素产生率分别降低１．７４％和１．２３％。综合上述两方面结果,以无离子水和白糖分别替代原培养基中的重蒸馏水和蔗糖组成替代培养基,用替代培养基培养人参培养细胞,其生长速率可达０．５０９ｇＤＷ／Ｌ．ｄ．寡糖素产率可达１．４４３ｇ／Ｌ,和原培养基相     

热带假丝酵母细胞内pH的测定及其与生长代谢活性的关系

应用荧光探针5(6)-双醋酸羧基荧光素 (Carboxyfluorescein diacetate) 测定了产长链二元酸热带假丝酵母 (Candida tropicalis) 细胞内pH (pHi) 值,确定了该探针载入C. tropicalis细胞的适宜条件。用摇瓶培养C. tropicalis细胞,考察了细胞外pH和生长碳源对pH_I的影响,实验结果表明：细胞外pH对pH_I略有影响,而生长碳源对pH_I的影响略为明显。利用5L发酵罐进一步研究了细胞生长代谢活性与pHi的关系,结果表明：细胞比生长速率、CO₂比生产速率和葡萄糖比消耗速率与pHi变化密切相关,pH_I的增加伴随着细胞生长活力的增加,反之亦然。在pH6.0条件下用葡萄糖和醋酸钠共作碳源培养C. tropicalis细胞时,测得的pH_I值维持在5.72～6.15范围内。     

云南红豆杉细胞发酵培养的研究

利用云南红豆杉(Taxus yunnanensis)细胞悬浮培养的最佳培养条件,进行了细胞10L规模的发酵培养研究。对细胞发酵培养过程中的pH值变化、糖利用率以及细胞生长周期等实验参数进行了测定。已进行的3次发酵培养的实验结果表明:培养细胞的生长率已达0.4g/L.d(即12.0g/L),培养细胞中紫杉酵的含量为0.119％(其中培养液中的紫杉醇含量约占42％)。初步建立了优化的云南红豆杉细胞大量培养系统。     

三七组织培养的建立

三七的根、块根、根茎、茎、叶柄、叶和花蕾等各部位诱导出愈伤组织。当这些愈伤组织无性系继代培养到第5代后进行了药用成分皂苷薄层层析的初步鉴定。结果表明三七愈伤组织中含有皂苷的主要成分Rg₁ Rb₁和Rh₁。粗总皂昔含量比原植物高,为干重的5．37％(原植物为干重的4．25％),粗皂苷元含量也高于原植物。愈伤组织的生长速率是54．0mg干重／L／day。各部位愈伤组织中以茎愈伤组织较好,无论干重增加、生长速率、粗总皂苷含量和产率、粗皂苷元含量还是皂甙组成上均比其他部位愈伤组织优越。对于茎愈伤组织的生长,基本培养基以Ms培养基较好,最适pH值为5．8,最适温度为26℃。光照对生长稍有促进但不显著。     

高产人参寡糖素培养细胞变异克隆系的筛选

用２ｍｍｏｌ／Ｌ的ＭＮＮＧ处理经过滤的人参悬浮培养细胞１小时后,细胞存活率下降显著,细胞克隆植板率只是对照组的１０．１２％。经细胞平板克隆共获得克降系１５１株,其中很多克隆系转移培养中生长缓慢,甚至不生长而死亡,经分析可供测定的克隆系生长的寡糖素含量的差异,对１１株寡糖素含量较高克隆系经连续１０代继代培养观察,选出一株稳定高产人参寡糖素优良克隆系ＰＧＭＢ－３７,其平均生长速率是０．５５８ｇＤＷＬ＾     

磁场处理对螺旋藻多糖生产影响的初步研究

一定磁场强度（0～0．6T）处理下培养的螺旋藻生长加快,于物质积累增多,由072mp／Inl增加到0．80mg／ml;多糖含量提高,由4．2％增加到5．1％．磁场处理使培养液电导率随磁场强度增加而降低,使NO^-₃-N含量随磁场强度增加而增加,有利于细胞吸收和新陈代谢。     

怀槐细胞悬浮培养的结构化动力学模型

为探明怀槐细胞生长、异黄酮染料木素合成与底物消耗间的关系,建立了怀槐细胞悬浮培养的结构化动力学模型。模型预测分析了胞内外的蔗糖代谢、胞内结构组分变化、胞内中间组分的变化、细胞呼吸损失以及胞内外异黄酮染料木素的合成情况。模型各参数灵敏度的分析表明kM_b1、k_b2 和k_p是最为灵敏的参数,其调节10%时,目标函数变化的最大比例分别达12.8%、4.61%和2.54%,其它参数对目标函数变化的影响均小于0.5%。该模型预测值与实验值具有较好的吻合性。     

CO2对牟氏角毛藻高密度培养的影响

以牟氏角毛藻为材料,通过对比实验研究了CO₂和CO₂通入方式对光合生物反应器中高密度培养的牟氏角毛藻的生长速度和细胞密度的影响;并以水体pH值为指标,控制CO₂的通入数量,进而研究了牟氏角毛藻在我们自行研制的卧式光合生物反应器中的生长情况。结果表明细胞悬浮培养达到一定密度之后,CO₂的供应,可以有效地提高生长速度和细胞密度。对CO₂通入方式的实验结果表明,不同的CO₂通入方式,产生的效果不同,其中以空气和纯CO₂混合后通入,效果最好。     

岩黄连细胞生长与营养物质消耗的动态学研究

在岩黄连细胞悬浮培养过程中,对培养液pH值,碳源、氮源和磷酸盐含量,以及细胞生物量和生物碱含量进行测定,分析其动态变化过程。结果显示培养液pH值在培养初期降低,后逐渐升高;碳源在培养过程中逐渐被利用,磷酸盐和氮源在培养中期几乎耗尽,其中磷酸盐的消耗速率最快;悬浮细胞的生长周期为20 d左右,第18天细胞鲜重和干重达最大,而第21天脱氢卡维丁和小檗碱的含量最高,分别为8.22mg/L和4.31mg/L。结果表明营养物质(碳、氮和磷)的吸收与细胞生长以及生物碱的合成密切相关,营养元素的相对消耗速率为磷>氮>碳,推测氮和磷是影响岩黄连细胞培养的主要因素。