Sản xuất các chất thứ cấp

Các chất trao đổi thứ cấp hay còn gọi là các chất thứ cấp có thể xếp trong ba nhóm chính: alkaloid, tinh dầu và glycoside. Các alkaloid có dạng tinh thể là các hợp chất chứa nitrogen, có thể được tách chiết bằng cách dùng dung dịch acid. Alkaloid có hoạt tính sinh lý trên tất cả động vật và được sử dụng trong công nghiệp dược. Họ alkaloid bao gồm: codein, nicotine, caffeine và morphine.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sản xuất các chất thứ cấp Sản xuất các chất thứ cấpCác chất trao đổi thứ cấp hay còn gọi là các chất thứ cấp có thể xếp trong banhóm chính: alkaloid, tinh dầu và glycoside. Các alkaloid có dạng tinh thể làcác hợp chất chứa nitrogen, có thể được tách chiết bằng cách dùng dung dịchacid.Alkaloid có hoạt tính sinh lý trên tất cả động vật và được sử dụng trong côngnghiệp dược. Họ alkaloid bao gồm: codein, nicotine, caffeine và morphine.Các tinh dầu chứa hỗn hợp terpenoid và được sử dụng như là chất mùi, chấtthơm và dung môi. Glycoside bao gồm các phenolic, tanin và flavonoid,saponin và các các chất mùi thực phẩm và dược phẩm.Một trong những nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến việc sản xuất các chấtthứ cấp từ tế bào thực vật là sự phân hóa hình thái. Nhiều chất thứ cấp đượcsản xuất trong suốt quá trình phân hóa tế bào. Vì thế, chúng thường được tìmthấy trong các mô có tính đặc trưng cao như là rễ, lá và hoa. Do sự phân hóahình thái và sự trưởng thành không xuất hiện trong nuôi cấy tế bào, nên cácchất thứ cấp có khuynh hướng ngưng tạo thành trong nuôi cấy tế bào thựcvật. Chỉ một số giới hạn hệ thống nuôi cấy tế bào thực vật là có thể sản xuấtmột lượng vừa phải các chất thứ cấp, cho dù thực vật tự nhiên cyanogenicglycoside, một số trong chúng được sử dung làm chất nhuộm, mà từ đó các tếbào được thu thập, là có thể sản xuất chúng.Tuy nhiên, các tế bào không phân hoá trong nuôi cấy dịch huyền phù thườngtạo thành một khối khoảng vài trăm tế bào do tính chất dính nhớt của bề mặttế bào, từ sự tiết ra của các polysaccharide cũng như mật độ cao của tế bào.Do gradient nồng độ và sự tương tác tế bào, các tế bào ở giữa khối sẽ đượctiếp xúc với môi trường, điều đó khác với các tế bào ở bên ngoài. Do đó, sựphân hóa sẽ xuất hiện tới một mức độ nào đó trong khối để cho phép tạothành các chất thứ cấp. Sự kết khối trong nuôi cấy tế bào thực vật.Một số kết quả nghiên cứu cho rằng một số nuôi cấy dịch huyền phù có khảnăng tổng hợp các sản phẩm đặc biệt có nồng độ cao hơn so với cây mà từ đóchúng bắt nguồn. Chẳng hạn: Schulte và cs (1987) đã thông báo sự tạo thànhcác anthraquinone trong các nuôi cấy tế bào (được tối ưu các điều kiện) đãvượt trội các cây sinh trưởng trong điều kiện tự nhiên (17/19 loài khác nhau)thuộc các chi Asperula, Galium, Rubia và Sherardia. Hiệu suất anthraquinonecao nhất là trường hợp của loài Galium verum (1,7 g/L) và nồng độ cao nhấtlà ở loài Rubia fruticosa (20% trọng lượng khô).Đã có những bằng chứng rõ ràng cho thấy có mối quan hệ ngược (feedback)giữa tốc độ sinh trưởng và khả năng sản xuất các chất thứ cấp. Khi tốc độsinh trưởng cao, các quá trình sơ cấp của tế bào là phân chia tế bào và sảnxuất sinh khối tế bào đã diễn ra mạnh mẽ. Ngược lại, trong pha tĩnh khi sựsinh trưởng giảm đến mức tối thiểu, thì lúc này hoạt động sản xuất và tích lũycác chất thứ cấp đã tăng lên.Thành phần môi trường cũng có ảnh hưởng một cách ý nghĩa đến số lượngcác chất thứ cấp được sản xuất. Yêu cầu cơ bản khi thiết kế các công thứcmôi trường dinh dưỡng là đảm bảo hoàn thành sự sinh trưởng của tế bào. Saukhi tế bào đạt đến một quần lạc nhất định, sự thay đổi thành phần môi trườngcũng có thể ảnh hưởng đến sự tích lũy sản phẩm. Chẳng hạn, người ta đã cảithiện sản lượng của shikonin có nguồn gốc từ nuôi cấy dịch huyền phù tế bàocủa cây Lithospermum erythrorhizon bằng cách dùng môi trường sản xuất đểthay cho môi trường sinh trưởng. Môi trường sản xuất thường chứa nhiềusucrose hơn nhưng ít các thành phần vô cơ và vitamin hơn so với môi trườngsinh trưởng.Tích lũy sản phẩm bằng nuôi cấy tế bào thực vật có thể được kích thích bởicác elicitor sống hoặc không sống. Các elicitor sống là các hợp chất hoặc cácchất có nguồn gốc từ vi sinh vật và các elicitor không sống là các tác nhângây stress như chiếu xạ UV, sốc thẩm thấu, hoặc các ion kim loại nặng. Cácelicitor sống (biotic) thường được sản xuất bằng cách nghiền đồng thể hệ sợinấm và vô trùng dịch thu được. Ảnh hưởng của các biotic elicitor lên sự tíchlũy của các chất thứ cấp tùy thuộc vào đặc trưng và nồng độ của elicitor, thờigian tiếp xúc elicitor, và giai đoạn sinh trưởng của tế bào thực vật.