细胞工程学
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3、两步法培养
由于大多数植物次级代谢产物在细胞生长停止后 才大量合成，即属于非生长偶联型，植物细胞培 养制备次级代谢产物一般采用两步法培养工艺。 第一步采用利于细胞生长的培养基使细胞达到高 的细胞浓度。 第二部更换为利于产物合成的培养基或添加代谢 产物的前体物质或诱导子促进产物合成。
4、两相培养
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• 9.3.3 植物次级代谢产物的生物合成
• 聚酮途径：又称乙酸丙二酸途径，乙酰辅酶A通 过直线式聚合生成脂肪酸和环状次级代谢产物。 聚酮类化合物的合成。
• 莽草酸途径：磷酸烯醇丙酮酸与4-磷酸赤藓糖缩 合，经莽草酸生成芳香族氨基酸，进一步生成生 物碱、类黄酮、香豆素等产物。
• 甲戊二羟酸途径：又称甲瓦龙酸途径，是乙酰辅 酶A经过甲戊二羟酸生成异戊二烯，再合成萜类、 甾体、蒽醌等产物。
• 9.3.2 培养方法
对于植物细胞大规模培养常采用的是分批式培养、 流加式培养。以分批式培养为例，一般情况下， 细胞代谢产物与细胞生长的关系有3种模式: • a生长偶联型：产物合成发生在细胞生长过程中， 到达平台期后合成停止。 • b中间型：产物合成出现在细胞生长旺盛阶段，在 平台期也能合成，但是速度减缓。 • c非生长偶联型：产物合成出现在细胞生长平台期。
广义诱导子：是指所有能够提高细胞次生代谢相 关酶活力，进而提高细胞次生代谢水平的外界因 素。温度、光照、 紫外线、红外线等都是广义诱 导子。
.ຫໍສະໝຸດ Baidu
诱导子从来源上可以分为外源性和内源性诱导子 后者是指在外界信号刺激下细胞合成的物质。从 性质上可以分为生物与化学诱导子。 ④反馈抑制 植物次级代谢产物在培养系统的积累有时会对目 标产物的合成具有反馈抑制。采用流加培养、两 相培养等工艺技术可以克服这个问题。 ⑶物理因素 主要包括：光照、温度、通气、搅拌、pH值等。 ①光照：光对细胞代谢产物的合成有很重要的影 响。光照时间长短、光质、光强等都会对代谢产 物合成和积聚产生作用。光对许多酶有诱导或抑 制作用。 ②温度：温度会影响酶的活性。细胞的生长速率 与培养温度紧密相关 植物细胞培养一般在25℃左 右进行。
不会影响细胞的生长和产物的合成。 （2）产物能较容易地溶解于有机相中或吸附在多聚
化合物上。 （3）两相间的分离比较容易。 （4）有机物或多聚化合物不能吸收培养基中的有效
成分。
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• 5、无糖组织培养技术
无糖组织培养技术是由日本千叶大学的古在丰树 教授上世纪八十年代末发明。它是一种全新的植 物组织培养技术，是环境控制技术和组织培养技 术的有机结合。它以CO2代替糖作为植物体的碳 源，利用工程技术手段调节组培微环境的空气、 光照、温度、湿度等影响因子，促进植物光合作 用，使组培植物由兼养型转变为自养型，从而促 进植物的生长发育。但是目前该技术仅在少数植 物（例如：咖啡、马铃薯、苦草）上获得成功。 无糖组培生产工艺简单，流程缩短，技术和设备的 集成度提高，降低了人工操作强度，更易于在规 模化生产上推广应用。
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• 9.3.4 次级代谢产物的分离提取
• 细胞培养结束后采用过滤或离心将细胞与培养液 分离，如果目标次级代谢产物存在细胞内，要经 过细胞破碎后再分离提取。如果分泌到培养液中， 则直接可以通过浓缩培养液进行分离提取。
• 常用的分离提取方法包括经典方法和色谱分离方 法，前者包括溶剂法、分馏法、沉淀法、升华法、 膜分离法和结晶法等。色谱分离法是目前使用最 广泛的方法，包括薄层色谱和柱色谱两大类。
• 萃取分离包括有机溶剂提取、水溶剂提取。应该 根据水溶性或脂溶性极性大小选择合适的萃取剂。
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• 9.3.5 提高植物次级代谢产物产量的途径 1、提高植物次级代谢产物产量需要考虑一些
因素如下： • 细胞株 选择高产稳定的细胞株。 • 培养工艺 诱导子添加、前体喂养、添加竞
争途径代谢产物抑制剂、培养条件优化与 控制、流加培养。 • 培养技术 固定化培养技术、两步法培养、 促进产物释放的两相培养技术。 • 培养设备 选择或设计合适的生物反应器。
• （5 ）性能评价：进行较大规模培养，考察细胞 生长与目标产物合成的稳定性。
• （6）细胞株获得：得到适合工业化生产的细胞株， 保种。
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3、细胞株定向富集驯化
细胞株定向富集驯化是一种有效的筛选技 术，主要包括：
（1）激素自养型细胞株的筛选驯化：将愈伤组织或 分离到的细胞接种在不含生长素、分裂素的继代 培养基中进行传代培养，挑选生长好的细胞进行 反复继代培养驯化，可以获得激素自养型细胞。
将愈伤组织进行诱变处理，通过继代培养结合选 择压力进行筛选。 （3）原生质体系统
5、细胞株保存
⑴继代培养保存法 悬浮培养的细胞通过每隔1—2 周换液进行一次继代培养。这种方法适合于短期 保种。
⑵低温保存法 一般选择5--10℃的温度下培养，每 隔十天左右更换一次培养液。
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⑶冷冻保存 包括低温保存（-20℃）、超低温保存 （液氮-196 ℃）。
• 粘度变化可以由细胞本身或其分泌物等引起。前 者包括细胞浓度、年龄、大小、结团情况等。
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• ②气体传递 与微生物不同，植物细胞培养一般需要光照，通过 光合作用合成有机物，因此氧气和CO2的含量与 传递对培养过程影响较大。 氧的传递与通气速率、培养液混合程度、培养液 流变特性、气液界面面积等因素有关；而氧的吸 收与反应器类型、细胞生长速率、温度、pH、营 养组成、细胞浓度等相关。 ③搅拌与剪切力 植物细胞虽然有较硬的细胞壁，但是细胞壁很脆 弱 ，对搅拌的剪切力很敏感。由于剪切力比较大， 细胞会自溶，次级代谢产物合成会降低。
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1、分批式培养
是一种基本的培养方式，在实验室小规模培养中 广泛使用。此培养方法需重点考虑营养消耗与细 胞生长、目标产物积累的关系。
2、流加式培养
植物细胞流加培养时，添加的可以是限制性底物， 也可以是代谢产物的前体物质或诱导子，提高细 胞浓度和目标产物产量。 流加操作控制系统分为有反馈控制和无反馈控制 两类。反馈控制系统是由传感器、控制器和驱动 器3个单元所组成。
（2）耐受高剂量有毒物质的细胞株驯化：将愈伤 组织或分离到的细胞接种在含高浓度的乙酸盐、 苯甲酸钠等可能对细胞产生毒害的化合物的培养 基中反复继代培养驯化，不断提高这些成分含量， 可以获得耐受高剂量有毒物质的细胞株。
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4、人工诱变筛选
人工诱变筛选系统包括： （1）悬浮培养系统 广泛用于细胞突变体的筛选。 （2）愈伤组织系统 当愈伤组织培养到一定阶段后，
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• 2、影响产量的因素
（1）生物因素 ①细胞株特性 稳定、高产、生长速度快的细胞株是细胞大规模 培养生产代谢产物的前提。 在进行植物细胞培养 生产有价值的代谢产物时必须弄清楚产物的合成 部位，也就是应该考虑到不同部位来源细胞的特 性。缺乏适合的细胞株是目前许多代谢产物无法 利用细胞培养生产的主要限制之一。 ②细胞凋亡 细胞凋亡是植物细胞培养过程中不可避免的现象， 但是可以通过条件改变进行调控来减少细胞凋亡。 关键是要保证充足的营养供给以及避免
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及多基因参与（基因簇），机制非常复杂，影响 因素非常多。结合目标产物进行生物合成机制研 究，揭示代谢途径及诱导合成机制是细胞培养的 重要生物学问题，有利于指导建立优化的培养工 艺与技术。 ⑵化学因素 ①营养盐：一方面是保证植物细胞生物量的增长 ； 另外一方面是要保证细胞能合成和积累次级代谢 产物。 普通的培养基一般仅能满足第一方面的需 要，对于第二方面的需求 ，必须针对具体的培养 对象和目的，对培养基进行优化，从而保证最大 限度地积聚目标产物。
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目前采用植物细胞培养生产的药物成分主要 包括： ⑴苷类：皂苷、强心苷、干草甜苷、香豆精
苷等。 ⑵固醇：菜油固醇、豆固醇、谷固醇、胆固
醇等。 ⑶生物碱：吡啶、喹啉、异喹啉等。 ⑷醌类：蒽醌、萘醌、泛醌等。 ⑸蛋白质类：氨基酸、蛋白质抑制剂、植物
病毒抑制剂等。
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与通过植物栽培提取代谢产物的制备途径 相比，通过植物细胞培养生产有价值代谢 产物具有以下优点： ⑴不受季节、环境、病虫害影响。 ⑵不占耕地，适用于贫瘠的地方。 ⑶代谢产物生产可以在可控条件下进行，可 以通过细胞株筛选、特定生物转化途径与 代谢调控提高目标产物含量。
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有害代谢产物的积累，这可以通过采用合适的培养 工艺来实现。 ③细胞团 细胞团的形成影响稳定的悬浮体系的维持， 同时 造成了培养物的显著异质性，细胞团表面与内部 的细胞存在营养吸收和代谢产物分泌的差异。此 外，细胞团容易受剪切力影响而破碎，引起培养 液粘度增加，致使气体交换与传递受到影响。要 保持反应器良好的混合效果。适当大小的细胞团 有利于代谢产物积累。 ④生物合成机制 • 次级代谢产物的生物合成不同于蛋白质合成，涉
合物高产部位作为外植体诱导愈伤组织。愈伤组 织形成后，进行继代培养。
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• （2）单细胞分离：选取生长快速而疏松的愈伤组 织，通过固体培养基继代培养，挑选生长快速的 细胞。
• （3） 细胞无性系的分离： 转移到液体培养基中 进行悬浮培养 ，从中选择分散性好、生长速度快 的细胞。
• （4） 细胞株筛选：检测目标产物含量 ，从（3） 中选择目标产物含量高的细胞株。
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• ②前体（precursor ）
指某一代谢中间体的前一阶段的物质。缺乏某一 种前体时细胞就不能合成某一种代谢物。如果在 培养基中加入外源前体将会有助于合成该代谢产 物或使其产量增加。
• ③诱导子
狭义诱导子：是指那些能够与细胞发生相互作用， 通过细胞内一系列的信号转导过程，作用于与细 胞次生代谢相关的基因表达，进而改变细胞次生 代谢相关酶的活力，最终使细胞次生代谢水平发 生改变的物质。
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9.3.1 细胞株筛选
1、适合于工业化生产的细胞株必须满足以下条件： （1）分散性好，适合大规模悬浮培养。 （2）均一性好，细胞大小、生理状态一致。 （3）生长速度快 培养周期短 不易染菌。 （4）目标产物含量高，容易分离提取。 （5）细胞遗传稳定。 2、适合工业生产用细胞株的一般筛选流程：
（1）愈伤组织的诱导与培养：选用植物的目标化
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• ③pH：会影响培养液的渗透压、酸碱度，酶的活 性，从而影响细胞代谢。 植物细胞液体培养的 pH 变化范围在 5－6 之间， 最佳的起始 pH在5.5－5.8 之间。如果对培养液 pH进行控制，将有利于次级代谢产物的生成。 ⑷工程技术问题 ①培养液的流变特性
• 由于植物细胞培养过程中容易结团，同时，不少 细胞在培养过程中容易分泌粘多糖等物质，从而 使传氧速率降低，影响细胞生长。
两相培养是一种有价值的产物促进释放技术。是 在培养体系中加入水溶性或脂溶性的有机物或者
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• 具有吸附作用的多聚化合物，使培养体系形成上下 两相，细胞在水相中生长合成次级代谢物质，分泌 出来的产物被转移至有机相中。
• 建立植物细胞的两相培养系统必须满足以下条件： （1）添加的有机物或多聚化合物对植物细胞无 毒，
9.3 植物细胞培养制备代谢产物
细胞代谢产物分为初级代谢产物、次级代谢产 物。 初级代谢产物（Primary metabolites） 是通过 初级代谢产生的维持细胞生命活动必需的物质， 如氨基酸、核苷酸、多糖、脂类等。 次级代谢产物（Secondary metabolites） 是通 过次级代谢合成的产物，大多是分子结构比较 复杂的小分子化合物，例如抗生素、激素、生 物碱、毒素等。由于次级代谢产物大多具有生 物活性，因此是植物代谢产物研究的重点。
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• 剪切力影响的克服可以通过低剪切力的生物反应器 开发与耐受高剪切力的细胞株筛选来实现。
• ④泡沫与器壁表面粘附性 与微生物细胞培养相比，植物细胞培养过程中产生 的气泡更大，而且由于培养液含有蛋白质或粘多糖， 粘度大，细胞很容易被包埋在泡沫里，造成非均相 培养，也可从营养液中带出来，造成损失或污染。 因此，必须对泡沫进行消除。 可以采用消泡剂或机械去除。
3、两步法培养
由于大多数植物次级代谢产物在细胞生长停止后 才大量合成，即属于非生长偶联型，植物细胞培 养制备次级代谢产物一般采用两步法培养工艺。 第一步采用利于细胞生长的培养基使细胞达到高 的细胞浓度。 第二部更换为利于产物合成的培养基或添加代谢 产物的前体物质或诱导子促进产物合成。
4、两相培养
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• 9.3.3 植物次级代谢产物的生物合成
• 聚酮途径：又称乙酸丙二酸途径，乙酰辅酶A通 过直线式聚合生成脂肪酸和环状次级代谢产物。 聚酮类化合物的合成。
• 莽草酸途径：磷酸烯醇丙酮酸与4-磷酸赤藓糖缩 合，经莽草酸生成芳香族氨基酸，进一步生成生 物碱、类黄酮、香豆素等产物。
• 甲戊二羟酸途径：又称甲瓦龙酸途径，是乙酰辅 酶A经过甲戊二羟酸生成异戊二烯，再合成萜类、 甾体、蒽醌等产物。
• 9.3.2 培养方法
对于植物细胞大规模培养常采用的是分批式培养、 流加式培养。以分批式培养为例，一般情况下， 细胞代谢产物与细胞生长的关系有3种模式: • a生长偶联型：产物合成发生在细胞生长过程中， 到达平台期后合成停止。 • b中间型：产物合成出现在细胞生长旺盛阶段，在 平台期也能合成，但是速度减缓。 • c非生长偶联型：产物合成出现在细胞生长平台期。
广义诱导子：是指所有能够提高细胞次生代谢相 关酶活力，进而提高细胞次生代谢水平的外界因 素。温度、光照、 紫外线、红外线等都是广义诱 导子。
.ຫໍສະໝຸດ Baidu
诱导子从来源上可以分为外源性和内源性诱导子 后者是指在外界信号刺激下细胞合成的物质。从 性质上可以分为生物与化学诱导子。 ④反馈抑制 植物次级代谢产物在培养系统的积累有时会对目 标产物的合成具有反馈抑制。采用流加培养、两 相培养等工艺技术可以克服这个问题。 ⑶物理因素 主要包括：光照、温度、通气、搅拌、pH值等。 ①光照：光对细胞代谢产物的合成有很重要的影 响。光照时间长短、光质、光强等都会对代谢产 物合成和积聚产生作用。光对许多酶有诱导或抑 制作用。 ②温度：温度会影响酶的活性。细胞的生长速率 与培养温度紧密相关 植物细胞培养一般在25℃左 右进行。
不会影响细胞的生长和产物的合成。 （2）产物能较容易地溶解于有机相中或吸附在多聚
化合物上。 （3）两相间的分离比较容易。 （4）有机物或多聚化合物不能吸收培养基中的有效
成分。
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• 5、无糖组织培养技术
无糖组织培养技术是由日本千叶大学的古在丰树 教授上世纪八十年代末发明。它是一种全新的植 物组织培养技术，是环境控制技术和组织培养技 术的有机结合。它以CO2代替糖作为植物体的碳 源，利用工程技术手段调节组培微环境的空气、 光照、温度、湿度等影响因子，促进植物光合作 用，使组培植物由兼养型转变为自养型，从而促 进植物的生长发育。但是目前该技术仅在少数植 物（例如：咖啡、马铃薯、苦草）上获得成功。 无糖组培生产工艺简单，流程缩短，技术和设备的 集成度提高，降低了人工操作强度，更易于在规 模化生产上推广应用。
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• 9.3.4 次级代谢产物的分离提取
• 细胞培养结束后采用过滤或离心将细胞与培养液 分离，如果目标次级代谢产物存在细胞内，要经 过细胞破碎后再分离提取。如果分泌到培养液中， 则直接可以通过浓缩培养液进行分离提取。
• 常用的分离提取方法包括经典方法和色谱分离方 法，前者包括溶剂法、分馏法、沉淀法、升华法、 膜分离法和结晶法等。色谱分离法是目前使用最 广泛的方法，包括薄层色谱和柱色谱两大类。
• 萃取分离包括有机溶剂提取、水溶剂提取。应该 根据水溶性或脂溶性极性大小选择合适的萃取剂。
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• 9.3.5 提高植物次级代谢产物产量的途径 1、提高植物次级代谢产物产量需要考虑一些
因素如下： • 细胞株 选择高产稳定的细胞株。 • 培养工艺 诱导子添加、前体喂养、添加竞
争途径代谢产物抑制剂、培养条件优化与 控制、流加培养。 • 培养技术 固定化培养技术、两步法培养、 促进产物释放的两相培养技术。 • 培养设备 选择或设计合适的生物反应器。
• （5 ）性能评价：进行较大规模培养，考察细胞 生长与目标产物合成的稳定性。
• （6）细胞株获得：得到适合工业化生产的细胞株， 保种。
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3、细胞株定向富集驯化
细胞株定向富集驯化是一种有效的筛选技 术，主要包括：
（1）激素自养型细胞株的筛选驯化：将愈伤组织或 分离到的细胞接种在不含生长素、分裂素的继代 培养基中进行传代培养，挑选生长好的细胞进行 反复继代培养驯化，可以获得激素自养型细胞。
将愈伤组织进行诱变处理，通过继代培养结合选 择压力进行筛选。 （3）原生质体系统
5、细胞株保存
⑴继代培养保存法 悬浮培养的细胞通过每隔1—2 周换液进行一次继代培养。这种方法适合于短期 保种。
⑵低温保存法 一般选择5--10℃的温度下培养，每 隔十天左右更换一次培养液。
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⑶冷冻保存 包括低温保存（-20℃）、超低温保存 （液氮-196 ℃）。
• 粘度变化可以由细胞本身或其分泌物等引起。前 者包括细胞浓度、年龄、大小、结团情况等。
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• ②气体传递 与微生物不同，植物细胞培养一般需要光照，通过 光合作用合成有机物，因此氧气和CO2的含量与 传递对培养过程影响较大。 氧的传递与通气速率、培养液混合程度、培养液 流变特性、气液界面面积等因素有关；而氧的吸 收与反应器类型、细胞生长速率、温度、pH、营 养组成、细胞浓度等相关。 ③搅拌与剪切力 植物细胞虽然有较硬的细胞壁，但是细胞壁很脆 弱 ，对搅拌的剪切力很敏感。由于剪切力比较大， 细胞会自溶，次级代谢产物合成会降低。
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1、分批式培养
是一种基本的培养方式，在实验室小规模培养中 广泛使用。此培养方法需重点考虑营养消耗与细 胞生长、目标产物积累的关系。
2、流加式培养
植物细胞流加培养时，添加的可以是限制性底物， 也可以是代谢产物的前体物质或诱导子，提高细 胞浓度和目标产物产量。 流加操作控制系统分为有反馈控制和无反馈控制 两类。反馈控制系统是由传感器、控制器和驱动 器3个单元所组成。
（2）耐受高剂量有毒物质的细胞株驯化：将愈伤 组织或分离到的细胞接种在含高浓度的乙酸盐、 苯甲酸钠等可能对细胞产生毒害的化合物的培养 基中反复继代培养驯化，不断提高这些成分含量， 可以获得耐受高剂量有毒物质的细胞株。
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4、人工诱变筛选
人工诱变筛选系统包括： （1）悬浮培养系统 广泛用于细胞突变体的筛选。 （2）愈伤组织系统 当愈伤组织培养到一定阶段后，
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• 2、影响产量的因素
（1）生物因素 ①细胞株特性 稳定、高产、生长速度快的细胞株是细胞大规模 培养生产代谢产物的前提。 在进行植物细胞培养 生产有价值的代谢产物时必须弄清楚产物的合成 部位，也就是应该考虑到不同部位来源细胞的特 性。缺乏适合的细胞株是目前许多代谢产物无法 利用细胞培养生产的主要限制之一。 ②细胞凋亡 细胞凋亡是植物细胞培养过程中不可避免的现象， 但是可以通过条件改变进行调控来减少细胞凋亡。 关键是要保证充足的营养供给以及避免
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及多基因参与（基因簇），机制非常复杂，影响 因素非常多。结合目标产物进行生物合成机制研 究，揭示代谢途径及诱导合成机制是细胞培养的 重要生物学问题，有利于指导建立优化的培养工 艺与技术。 ⑵化学因素 ①营养盐：一方面是保证植物细胞生物量的增长 ； 另外一方面是要保证细胞能合成和积累次级代谢 产物。 普通的培养基一般仅能满足第一方面的需 要，对于第二方面的需求 ，必须针对具体的培养 对象和目的，对培养基进行优化，从而保证最大 限度地积聚目标产物。
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目前采用植物细胞培养生产的药物成分主要 包括： ⑴苷类：皂苷、强心苷、干草甜苷、香豆精
苷等。 ⑵固醇：菜油固醇、豆固醇、谷固醇、胆固
醇等。 ⑶生物碱：吡啶、喹啉、异喹啉等。 ⑷醌类：蒽醌、萘醌、泛醌等。 ⑸蛋白质类：氨基酸、蛋白质抑制剂、植物
病毒抑制剂等。
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与通过植物栽培提取代谢产物的制备途径 相比，通过植物细胞培养生产有价值代谢 产物具有以下优点： ⑴不受季节、环境、病虫害影响。 ⑵不占耕地，适用于贫瘠的地方。 ⑶代谢产物生产可以在可控条件下进行，可 以通过细胞株筛选、特定生物转化途径与 代谢调控提高目标产物含量。
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有害代谢产物的积累，这可以通过采用合适的培养 工艺来实现。 ③细胞团 细胞团的形成影响稳定的悬浮体系的维持， 同时 造成了培养物的显著异质性，细胞团表面与内部 的细胞存在营养吸收和代谢产物分泌的差异。此 外，细胞团容易受剪切力影响而破碎，引起培养 液粘度增加，致使气体交换与传递受到影响。要 保持反应器良好的混合效果。适当大小的细胞团 有利于代谢产物积累。 ④生物合成机制 • 次级代谢产物的生物合成不同于蛋白质合成，涉
合物高产部位作为外植体诱导愈伤组织。愈伤组 织形成后，进行继代培养。
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• （2）单细胞分离：选取生长快速而疏松的愈伤组 织，通过固体培养基继代培养，挑选生长快速的 细胞。
• （3） 细胞无性系的分离： 转移到液体培养基中 进行悬浮培养 ，从中选择分散性好、生长速度快 的细胞。
• （4） 细胞株筛选：检测目标产物含量 ，从（3） 中选择目标产物含量高的细胞株。
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• ②前体（precursor ）
指某一代谢中间体的前一阶段的物质。缺乏某一 种前体时细胞就不能合成某一种代谢物。如果在 培养基中加入外源前体将会有助于合成该代谢产 物或使其产量增加。
• ③诱导子
狭义诱导子：是指那些能够与细胞发生相互作用， 通过细胞内一系列的信号转导过程，作用于与细 胞次生代谢相关的基因表达，进而改变细胞次生 代谢相关酶的活力，最终使细胞次生代谢水平发 生改变的物质。
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9.3.1 细胞株筛选
1、适合于工业化生产的细胞株必须满足以下条件： （1）分散性好，适合大规模悬浮培养。 （2）均一性好，细胞大小、生理状态一致。 （3）生长速度快 培养周期短 不易染菌。 （4）目标产物含量高，容易分离提取。 （5）细胞遗传稳定。 2、适合工业生产用细胞株的一般筛选流程：
（1）愈伤组织的诱导与培养：选用植物的目标化
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• ③pH：会影响培养液的渗透压、酸碱度，酶的活 性，从而影响细胞代谢。 植物细胞液体培养的 pH 变化范围在 5－6 之间， 最佳的起始 pH在5.5－5.8 之间。如果对培养液 pH进行控制，将有利于次级代谢产物的生成。 ⑷工程技术问题 ①培养液的流变特性
• 由于植物细胞培养过程中容易结团，同时，不少 细胞在培养过程中容易分泌粘多糖等物质，从而 使传氧速率降低，影响细胞生长。
两相培养是一种有价值的产物促进释放技术。是 在培养体系中加入水溶性或脂溶性的有机物或者
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• 具有吸附作用的多聚化合物，使培养体系形成上下 两相，细胞在水相中生长合成次级代谢物质，分泌 出来的产物被转移至有机相中。
• 建立植物细胞的两相培养系统必须满足以下条件： （1）添加的有机物或多聚化合物对植物细胞无 毒，
9.3 植物细胞培养制备代谢产物
细胞代谢产物分为初级代谢产物、次级代谢产 物。 初级代谢产物（Primary metabolites） 是通过 初级代谢产生的维持细胞生命活动必需的物质， 如氨基酸、核苷酸、多糖、脂类等。 次级代谢产物（Secondary metabolites） 是通 过次级代谢合成的产物，大多是分子结构比较 复杂的小分子化合物，例如抗生素、激素、生 物碱、毒素等。由于次级代谢产物大多具有生 物活性，因此是植物代谢产物研究的重点。
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• 剪切力影响的克服可以通过低剪切力的生物反应器 开发与耐受高剪切力的细胞株筛选来实现。
• ④泡沫与器壁表面粘附性 与微生物细胞培养相比，植物细胞培养过程中产生 的气泡更大，而且由于培养液含有蛋白质或粘多糖， 粘度大，细胞很容易被包埋在泡沫里，造成非均相 培养，也可从营养液中带出来，造成损失或污染。 因此，必须对泡沫进行消除。 可以采用消泡剂或机械去除。