文档介绍：植物次生代谢产物生产
植物次生代谢产物:植物中一大类并非植物生长发育所必需的小分子有机化合物,其产生和分布通常有种属、器官组织和生长发育期的特异性。次生产物在植物中的合成与分解过程称为次生代谢。
1 概述
植物产生代谢产物的类型
根据分子结构不同大致分为:
酚类化合物:黄酮类;醌类(苯醌、萘醌、蒽醌)
萜类化合物:三萜皂甙;甾体皂甙;单萜、倍半萜、二萜
含氮化合物:生物碱;胺类(伯、仲、叔、季胺)
非蛋白氨基酸生氰甙
多炔类、有机酸
植物次生代谢产物在医药、食品、轻化工业等领域具有重要意义。
李时珍在《本草纲目》中所开列的1892种药物绝大多数是植物药物,目前仍有约25%的法定药品来自植物。其药物的有效成分均为次生产物。许多植物次生代谢产物是优良的食品添加剂和名贵化妆品原料。有些是生物毒素的主要来源,可以用于杀虫、杀菌,而对环境和人畜无害是理想的环保产品。
自然植物和细胞培养的紫草宁含量比较
生产方式生产周期紫草宁含量(%干重)
完整植物 2~3年 1~2
植物细胞培养 3周 14
植物次生代谢产品的市场潜能
产品成分用途年销售额(亿美元)
长春花碱治疗白血病 18~20(美国)
奎宁治疗疟疾 5~10(美国)
致热素杀虫剂 20(全世界)
毛地黄心脏病药 20~55(美国)
植物细胞大规模培养的技术要求:
从工程的角度讲必须要进一步研究和开发适宜于植物细胞生长和次生代谢产物生产的生物反应器,建立最佳的控制和调节系统。
从细胞生长与培养技术方面讲必须满足以下3个条件:
1、培养的细胞在遗传上应是稳定的,以得到产量恒定的产物。
2、细胞生长及生物合成的速度快,在较短的时间内能得到较高产量的终产物。
3、代谢产物要在细胞中积累而不被迅速分解,最好能将其释放到培养基中。
2 植物细胞规模化培养体系的建立
种子细胞的选择
(1)准确选择能产生目的化合物的植物种类;
(2)尽量选择自然状态下产生天然产物的组织器官
为外植体;
(3)高产种子细胞克隆的方法:单细胞培养后,将
单细胞扩增形成的愈伤组织分2份,1份成分含
量分析,另1份保留培养。
种子细胞系的增殖与放大培养
种子细胞增殖初期一般采用摇瓶培养,摇瓶体积从几百毫升到几升逐级放大。当细胞数量增加到一定值后,应转移至体积较小的生物反应器培养。