植物细胞培养的应用

植物细胞培养的应用•利用细胞培养生产有效及有价值的次级代谢产物是一项很吸引人的项目，细胞培养技术已经发展成为一种研究和生产植物次级代谢产物的工具。•植物在我们每日的饮食中占很重的比例，它们的营养价值已被持续研究了数十年。超过80%大概3000种已知的自然产品是植物的器官，这估计比它们在微观王国里的产品多四倍。•几个世纪以来，人们将植物作为碳水化合物，蛋白质，脂肪这些食物的来源和房屋的来。出必不可少的基础代谢产物外高等植物合成大量的次级代谢产物。•植物的次级代谢产物可以被认定为在保持植物基本生命形态的过程中没有起作用，但是它们在与环境的相互作用中起一个重要的作用。它们主要起一个生态的作用，作为给植物授粉的昆虫的引诱剂或作为抗击肉食动物的机械装置。次级代谢产物在植物体内的分配比初级代谢产物更受限制，一种复合物只在一些特定的物种中能找到，或者是许多复合物只能在一些特定的物种中找到。这些复合物的产量常常是很低的（低于1%DW）它很大程度地依赖于植物的物种和植物的生理、生长阶段。再者，初级代谢产物常常积聚在植物特殊的细胞和器官中。组织培养中得到的食物添加剂•用组织培养技术合成的代谢产物作为食品添加剂的原因不是因为化学合成困难或者不可能合成，而是较加工产品消费者更容易接受天然产品。通过加强或改善食品的味道、颜色，食品添加剂使得其成为人们可接受的，吸引人的食物。特别考虑到了食品的质地、味道和气味，食品工艺尝试去顺应这些准则。•20世纪50年代以来，国际和网络的权威人士对许多食品添加剂长期使用的安全性及耗损量提出质疑。同时，消费者协会也将食品添加剂列入关注的范围，已经开始提出将用来自植物组织的天然添加物或通过植物细胞培养合成添加物代替化学的或人工合成的添加物。通过植物细胞培养可获得的最有价值的食品添加剂是食品着色剂（花青素和红色素），香味剂（藏红花粉和香草香精），甜味剂（甜菊糖苷），刺激性食品添加剂（辣椒素受体）和抗菌食品防腐剂。从植物细胞培养获得香料自然的香料是多种混合物的混合，在烘烤的咖啡豆中有500多种被鉴定，在苹果中有200多种。自然地香料易受食品保存过程的影响例如消毒、杀菌、冷冻等。一些香料被酶或化学反应改变，通常储存较长时间香味会渐渐消失，正是因为这样在19世纪末人们就开始寻找它们的替代品。人造香料过去常常从煤或油的衍生物中被提取加工，并且加入非常低的浓度，现在的形势是或者生产与自然分子完全相同的合成分子，或者应用植物细胞工程技术，来自细胞工程的香料。加色素的使用在20世纪70年代受到消费者协会的强烈批判，因为大部分染料都是化学合成生产的并且与人和天然物质无关，用于生产天然食物色素的生物技术方法包括培养高等植物细胞。1．紫草素化合物例如紫草素及其乙酰化的衍生物和异丁基紫草素在在紫草根中累积这种植物的短缺为紫草根细胞生产紫草化合物的大量培养已成功建立2．花青素是导致化和果实许多种鲜亮颜色的大群水溶性色素，由于四种依赖Ph的形式，花青素在Ph范围内改变颜色，在低Ph值呈红色，在Ph6时变成蓝色为了赋予软饮料、糖果、果酱和面包配料红色它们通常在酸性条件在使用。纯花青素价值2000美元/Kg，但是粗原料（来自果汁和酒厂的葡萄渣和废料）是很便宜的，许多研究人员描述利用各种植物物种的利用产花青素细胞生产线作为次生产品生产的模型体系，由于它的颜色让产品很容易想象直观。•3．番红花素番红花柱头的主要色素作为黄色食品染料，藏红花色素的工业性生产受其高昂价格和有限利用率（可用性）的限制，作为地下芽植物番红花生长缓慢，仅通过子代球茎的形成进入营养繁殖。生产1Kg番红花素需要20000朵花和400小时以上的手工劳动，植物组织培养技术为番红花的生产提供了巨大的可能性。•4．人造茜草染料是来自欧茜草和红色染料，欧茜草是来自地中海沿海地区的多年生植物，在西欧它的根被用作红色染料。色素的主要成分是茜草色素、紫色素及其苷类、茜根酸。纯茜草色素是一种橙色晶体溶于热水和其他溶剂，茜草色素在酸性到中性Ph中显黄色，随Ph的增加趋向微红色，它高度耐热和耐光，这点对食品厂有利。通过高产细胞系的选择和活性应用，获得了欧茜草产黄色素细胞。从植物细胞培养获得药品•高等植物是制药工业使用的活性成分的丰富资源，一些植物源性的天然产物包括药物例如：吗啡、可待因、奎宁、抗癌药长春花生物碱、颠茄生物碱、秋水仙素、植物柱头素、匹鲁卡因、利血平，还有甾体例如：薯蓣皂素、地高辛和洋地黄毒苷。