药用植物大规模细胞培养%3a人参活性物质的开发的研究现状.pdfVIP

药用植物大规模细胞培养：人参活性物质的开发研究现状 钟建江1昊建勇2潘志伟1 (1华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室上海200237) (2香港理工大学应用生物及化学科技学系九龙) 摘要人参作为一种传统珍贵中革药，其药用价值早已在西方获广泛认可，世界市场日益扩 大．目前种植是人参供给主要来源，但既缓慢、毵力．又易受气候和病虫害等环境严重影响．植 物细胞组织培养是大量生产人参及其生物活性物麓的一种有效方法．人参细胞和组织培养始于60 年代初、80年代束在日本开始其商业化应用．近几年来，人们还在不断努力研究和发展人参细胞 培养技术，目的在于进一步提高其培养效率以获粹曼广的实用化．本文结合我们的研究结果，总 鲒近年来人参细胞培养方面的一些进展，着重阐述影响人参生物量和代谢产物生产的生理和培养 3-程因素蕊其大规模生产．相唐它对其它植物细肥培养过程的开发研究也会提供有益的借鉴． 1前言 。 1 人参(五茄科人参属)是一种最有价值的贵重药用植物之一。从古时起，在中国、日本和韩国 等，人参(主要是其干燥块根)就已用作治疗用药和保健补品。据报道，人参对人体健康有许多有 益的作用，如抗肿瘤、抗衰老、消除紧张和增强人体免疫功能，但这些只是已被临床确证的一小 化保健品，包括人参胶囊、饮料、‘补酒和化妆品：覆盖许多国家。据统计世界上光各种人参原材 料的年销量已达到lO亿美元之骞。另外，人参的药用价值引起了全世界的广泛兴趣，现在人们 Leeet a1．，1997；YS Lee，et 仍在不断考察人参的药理作用和鉴别新的生街活性物质(Y5 a1．，1997：Seeel：a1．，1997)。劐目前为止，己报道人参中含有皂甙、抗氧化剂、多肽、多糖、 脂肪酸、醇类和维生素等(Huang，1993)，其中的皂甙是主要的活性成分。从前，人参是一种野 生植物，只在韩国和中国东北的+些地区发现有人参生长。现在，野人参已很难获得，市场上的 人参大多是人工栽培的人参。人工栽培既耗时又耗力，从播种到最终收获需5～7年时间，并且 在此期间由于人参生长受土壤0气候、病菌和害虫的影响，需要经常照料(Sticher，1998： Proctor，1996)。植物细胞培养生产人参和其活性成分如人参皂甙是一种潜在的更有效的方法。 用细胞培养的方法，产品的质量和产量宜于控钳}不受季节性气候和地理环境等因素的限制，而 且培养条件和操作变量更易最优l匕。因为细胞婀从植株生产力最高的部分筛选得到，因此细胞 培养可获得更高的生物活性物产量并具有更好螗选择性。事实上．日本的日东电工公司已进行人 国是人参的主要生产国和消费国j包括中国和韩陶在内的一些国家虽然对有关人参培养过程进行 了广泛考察(袁＆欧阳1994：米等1995：郑19鳓)．但未见其商业化报道。 尽管在世界上人参细胞培养坯仅取得了有陵的商业应用，从目前的文献资料看它仍是研究热 点。本文中，介绍了近几年人参细胞培养的必威体育精装版研究开发动向，重点讨论其生理、环境和培养工 程条件，以及提高细胞生长速率和皂甙产量的有效方法和大规模培养。通过回顾，我们对今后用 细胞培养技术来生产人参和其他药用植物成分的研究、开发和商业化提出一些见解。 2研究和商业应用历史回顾 自1964年罗等第一次报道了人参组织培养研究(罗，1964)，在随后的十年时间里，出现了大 量有关此方面的研究报道(Nickell，1980)。这些早期的报道大多是有关基本的培养技术方面的， 如愈伤组织和细胞系的诱导和培养、对体外培养所得人参组织和细胞进行化学成分分析等。这些 研究结果表明人参组织和细胞能在合适的培养基里很好地生长，并且具有和栽培人参根同样的皂 日东电工公司用2t和20t搅拌发酵罐进行了工业规模的人参细胞培养，产量达到了500～700 皂甙含量)，并且对动物具有相同的药理作用。用细胞培养所得的细胞粉和抽提物被用于制成保 人参细胞，在4星期内产量达到了20DW／t，约7．14