懷槐培養(yǎng)細(xì)胞生產(chǎn)異黃酮的條件優(yōu)化與控制.pdf

1、　　懷槐是我國(guó)珍貴的野生藥用植物，資源稀少，其藥用成分異黃酮具有顯著的保肝、抗腫瘤、抗氧化及防治骨質(zhì)疏松等藥理活性。為了通過(guò)懷槐細(xì)胞的大規(guī)模培養(yǎng)生產(chǎn)懷槐異黃酮實(shí)現(xiàn)懷槐藥用資源的可持續(xù)利用，本論文對(duì)懷槐培養(yǎng)細(xì)胞生產(chǎn)異黃酮的懸浮條件進(jìn)行了優(yōu)化控制研究，并在10升氣升式生物反應(yīng)器中進(jìn)行了試驗(yàn)?！　≡趩我蛩貙?shí)驗(yàn)確定影響懷槐細(xì)胞生產(chǎn)異黃酮的主要培養(yǎng)基組分和作用濃度范圍的基礎(chǔ)上，采用ANNs(人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))結(jié)合RAGA(實(shí)數(shù)編碼加速遺傳算法)對(duì)培

2、養(yǎng)基組成進(jìn)行全局尋優(yōu)。建立的優(yōu)化模型準(zhǔn)確性高，依賴模型由RAGA全局尋優(yōu)獲得的最佳培養(yǎng)基組合是149.68mg/L(NH)2SO4、2936.10mg/LKNO3、0.01mg/L2,4-D和0.19mg/L6-BA，染料木素產(chǎn)率達(dá)到14.13mg/L，比優(yōu)化前提高18.09倍，是正交試驗(yàn)優(yōu)化的2.54倍，表明運(yùn)用該方法優(yōu)化懷槐細(xì)胞合成異黃酮的培養(yǎng)條件是可行的，優(yōu)化后的培養(yǎng)基可以使懷槐細(xì)胞異黃酮合成能力有很大的提高。　　建立了懷槐細(xì)胞

3、懸浮培養(yǎng)結(jié)構(gòu)化動(dòng)力學(xué)模型。該模型以培養(yǎng)基中的碳源蔗糖在胞外分解以及分解產(chǎn)物在胞內(nèi)的代謝為建模依據(jù)，考察了胞內(nèi)外的蔗糖代謝、胞內(nèi)結(jié)構(gòu)組分變化、胞內(nèi)中間組分的變化、細(xì)胞呼吸損失以及胞內(nèi)外染料木素的合成情況。通過(guò)運(yùn)用Runge-Kutta法對(duì)模型進(jìn)行參數(shù)求解，并運(yùn)用非線性最優(yōu)化Powell共軛方向法對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，確立了模型的最優(yōu)參數(shù)組合。該模型與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有較好的符合性，通過(guò)模型可以直觀的預(yù)測(cè)細(xì)胞生長(zhǎng)、呼吸以及次生代謝產(chǎn)物染料木素合成，

4、對(duì)懷槐細(xì)胞懸浮培養(yǎng)具有很好的指導(dǎo)性?！　⊙芯苛藴囟葘?duì)懷槐懸浮培養(yǎng)細(xì)胞生長(zhǎng)、染料木素合成及其產(chǎn)率的影響，發(fā)現(xiàn)25℃對(duì)懷槐細(xì)胞染料木素合成最有利，28℃對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)最好，溫度低于25℃對(duì)于細(xì)胞生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成均不利。結(jié)合溫度對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)和染料木素合成的動(dòng)態(tài)考察，制定出在培養(yǎng)前9天控制培養(yǎng)溫度為28℃，自培養(yǎng)第9天，調(diào)節(jié)培養(yǎng)溫度為25℃，直至培養(yǎng)到第12天的懷槐懸浮培養(yǎng)細(xì)胞快速生長(zhǎng)和染料木素高效合成的分階段溫度控策略，使細(xì)胞染料木素產(chǎn)率分別比25