動態(tài)均衡營養(yǎng)法定向培養(yǎng)人參不定根系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了動態(tài)均衡營養(yǎng)法培養(yǎng)人參不定根的生物反應器，它包括：初始培養(yǎng)基反應罐、空氣壓力泵和營養(yǎng)添加液罐；初始培養(yǎng)基反應罐為鼓泡式生物反應罐，反應罐蓋還設有營養(yǎng)添加液滴加口；所述的營養(yǎng)添加液罐底部設有帶調節(jié)閥出料口、頂部設有罐蓋和帶過濾器進氣口，營養(yǎng)添加液滴加口通過管道與出料口相連；還提供了生物反應器生產人參不定根系統(tǒng)，它是由1個營養(yǎng)添加液罐和3個初始培養(yǎng)基反應罐構成，該生物反應器，可適時地滴加營養(yǎng)添加液，增加皂苷含量，特別是可用營養(yǎng)添加液罐的高濃度蔗糖的培養(yǎng)基，動態(tài)平衡反應罐的蔗糖濃度，可加大蔗糖的添加量提高不定根產量，解決了蔗糖濃度高抑制不定根生長的問題。
【專利說明】動態(tài)均衡營養(yǎng)法定向培養(yǎng)人參不定根系統(tǒng)

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬生物【技術領域】，具體涉及一種動態(tài)均衡營養(yǎng)法定向培養(yǎng)人參不定根系 統(tǒng)。

【背景技術】
[0002] 人參（/--?: g/ase/?# C. A. Meyer)系五加科（Araliacede)人參屬（Panax L.) 植物，是聞名遐邇的"東北三寶"之一，更是我國傳統(tǒng)的名貴中草藥，馳名中外。我國明代偉 大的醫(yī)學家、藥學家李時珍在其史詩性巨著《本草綱目》一書中，對人參的功效作了詳盡的 介紹，奠定了人參"百草之王"的美譽。人參多生長于晝夜溫差小、海拔為500?1100米的 針葉林或混交林的山坡中，其主產區(qū)主要分布在40°?45° (N)，117.5°?134° (E)之 間，在我國主要分布在東北三省及河北北部的山地地區(qū)，尤以吉林長白山地區(qū)為主產區(qū)。我 國是研究人參最早的國家之一，現存最早的藥物學專著《神農本草經》中詳細記載了人參具 有"補五臟、安精神、定魂魄、止驚悸、除邪氣、明目益智，久服輕身延年"之功效 [7]?，F代藥 理學研究表明，人參具有大補元氣、復脈固脫、補脾益肺、生津安神之功效，同時人參具有抗 心律失常、抗溶血、調節(jié)免疫系統(tǒng)、調節(jié)中樞神經系統(tǒng)等諸多藥理學活性 [8]。人參中含有的 化學組分比較復雜，除了含有人參皂苷外，人參中還含有多種非皂苷的活性成分，如含有糖 類(單糖、寡糖、低聚糖、多糖等)、氨基酸、脂肪酸、黃銅、維生素（VB1、VB2、VB12、煙酸、泛酸 等）及揮發(fā)油等組分。隨著近年來現代藥理學、藥代動力學研究的不斷深入，人參的藥用價 值及其保健功效進一步得到了認證，人參的價格和地位不斷飆升，如今人參不僅作為我國 的名貴中草藥，更是得到了世界人民的廣泛認可。
[0003] 人參皂苷具有良好的藥理活性及保健功效，經藥理學研究表明人參皂苷對于心腦 血管、中樞神經系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、消化系統(tǒng)等具有良好的藥理學活性。而對于單體人參皂苷 藥理學活性的研究極為活躍，特別是一些含量甚微的稀有人參皂苷，具有極高的藥用價值。
[0004] 由于長期以來人參被視為珍品，野生資源已枯竭，人工栽培占用林地，造成水土流 失，周期長、管理成本高、病害嚴重。
[0005] 人參細胞培養(yǎng)、根培養(yǎng)的優(yōu)勢在于其具有原始植物根所具有的巨大生物合成能 力，根培養(yǎng)中細胞的高度分化使得次生代謝產物的合成能力明顯提高，同時表出明顯的代 謝穩(wěn)定性。
[0006] 人參不定根的誘導培養(yǎng)技術已日趨成熟，普遍應用的是，將多年生人參的鮮根洗 凈、消毒、切割后在含有2, 4_D、KT和蔗糖的MS固體培養(yǎng)基中進行愈傷組織誘導。再將誘導 出的愈傷組織移至IBA和蔗糖的MS中誘導、增殖不定根。
[0007] 比起人參細胞培養(yǎng)，根培養(yǎng)的優(yōu)勢在于其具有原始植物根所具有的巨大生物合成 能力，根培養(yǎng)中細胞的高度分化使得次生代謝產物的合成能力明顯提高，同時表出明顯的 代謝穩(wěn)定性和活力的穩(wěn)定性。
[0008] 人參不定根生物反應器培養(yǎng)，普遍應用蔗糖提供碳源，隨著蔗糖濃度的增加，人參 不定根的產量也隨之增加，而培養(yǎng)基中蔗糖的濃度在60g\L以上，對不定根的生長有抑制 作用。
[0009]目前對于生物反應器培養(yǎng)增殖人參不定根，大多采用將配制好培養(yǎng)基一次性加入 反應器中，接種不定根，培養(yǎng)至營養(yǎng)耗盡為止。收獲不定根。而生物反應器培養(yǎng)不定根的過 程中，是一個動態(tài)的生長過程，生長各個階段對營養(yǎng)的需求不盡相同，從理論上培養(yǎng)基的營 養(yǎng)成份是一個逐漸減少的過程。一次性加入培養(yǎng)基，不能具體適應各生長階段的需要。 [0010] 有報道采用同樣的培養(yǎng)基，分兩次或三次加入反應器中，次數越多，增殖系數越 小。


【發(fā)明內容】

[0011] 本發(fā)明的目的是為解決生物反應器培養(yǎng)人參不定根，各階段營養(yǎng)不均衡的問題， 提高人參不定根的產量及次生代謝產物的含量，而提供動態(tài)均衡營養(yǎng)法定向培養(yǎng)人參不定 根的生物反應器。
[0012] 動態(tài)均衡營養(yǎng)法定向培養(yǎng)人參不定根的生物反應器，它包括：初始培養(yǎng)基反應罐 4、空氣壓力泵5和營養(yǎng)添加液罐6 ;初始培養(yǎng)基反應罐4為鼓泡式生物反應罐，其底部設有 氣動裝置，反應罐蓋403還設有營養(yǎng)添加液滴加口 401 ;空氣壓力泵5與氣動裝置相連；所 述的營養(yǎng)添加液罐6底部設有帶調節(jié)閥出料口 64、頂部設有罐蓋62和帶過濾器進氣口 61， 進氣口 61設在罐蓋62上，營養(yǎng)添加液滴加口 401通過管道7與出料口 64相連； 氣動裝置的噴頭為多微孔噴頭405 ; 所述的營養(yǎng)添加液滴加口 401的直徑為2. 0?0. 2mm ; 所述的營養(yǎng)添加液罐6的進氣口 61與空氣壓力泵5通過進氣調節(jié)裝置相連。
[0013] 本發(fā)明又一個目的是提供動態(tài)均衡營養(yǎng)法定向培養(yǎng)人參不定根系統(tǒng)，它包括：1 個營養(yǎng)添加液罐6和3個初始培養(yǎng)基反應罐4,營養(yǎng)添加液罐6的出料口 64與3個初始培 養(yǎng)基反應罐4的養(yǎng)添加液滴加口 401連接； 所述的初始培養(yǎng)基反應罐4氣動裝置、營養(yǎng)添加液罐6的進氣口 61通過管道與空氣壓 力泵相連接； 所述的初始培養(yǎng)基反應罐4和營養(yǎng)添加液罐6均為18L，初始培養(yǎng)基添加量為8-10L， 營養(yǎng)添加液的添加量為12-15L ; 所述的初始培養(yǎng)基蔗糖含量為20-35g/L，營養(yǎng)添加液蔗糖含量為90-120g/L。
[0014] 本發(fā)明提供了動態(tài)均衡營養(yǎng)法培養(yǎng)人參不定根的生物反應器，它包括：初始培養(yǎng) 基反應罐、空氣壓力泵和營養(yǎng)添加液罐；初始培養(yǎng)基反應罐為鼓泡式生物反應罐,反應罐蓋 還設有營養(yǎng)添加液滴加口；所述的營養(yǎng)添加液罐底部設有帶調節(jié)閥出料口、頂部設有罐蓋 和帶過濾器進氣口，營養(yǎng)添加液滴加口通過管道與出料口相連；還提供了動態(tài)均衡營養(yǎng)法 培養(yǎng)人參不定根系統(tǒng)，它是由1個營養(yǎng)添加液罐和3個初始培養(yǎng)基反應罐構成，所述的初始 培養(yǎng)基反應罐和營養(yǎng)添加液罐均為18L，初始培養(yǎng)基添加量為8-10L，營養(yǎng)添加液的添加量 為12-15L，該生物反應器，可適時地滴加營養(yǎng)添加液，增加皂苷含量，特別是可用高濃度蔗 糖的培養(yǎng)基，動態(tài)平衡反應罐的蔗糖濃度，可加大蔗糖的添加量提高不定根產量，解決了蔗 糖濃度高抑制不定根生長的問題。初始培養(yǎng)基反應罐和營養(yǎng)添加液罐均為18L，初始培養(yǎng)基 添加量為8-10L，營養(yǎng)添加液的添加量為12-15L的培養(yǎng)系統(tǒng)，為人參不定根提供了最佳的 生長環(huán)境。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1為動態(tài)均衡營養(yǎng)法定向培養(yǎng)人參不定根的生物反應器的初始培養(yǎng)基反應罐 示意圖； 圖2為動態(tài)均衡營養(yǎng)法定向培養(yǎng)人參不定根的生物反應器的營養(yǎng)添加液罐不意圖； 圖3、4為動態(tài)均衡營養(yǎng)法定向培養(yǎng)人參不定根系統(tǒng)示意圖。

【具體實施方式】
[0016] 實施例1人參不定根的獲得 選取長白山區(qū)（吉林省通化市集安縣)6年生園參，切塊，用MS培養(yǎng)基誘導愈傷組織，將 誘導的愈傷組織用3\4 SH培養(yǎng)基+IBA5. Omg/L+蔗糖30g/L，誘導不定根，繼代培養(yǎng)。
[0017] 實施例2初始培養(yǎng)基及營養(yǎng)添加液的配制 1、培養(yǎng)基的配制 1) 初始培養(yǎng)基 3/4SH培養(yǎng)基+吲哚丁酸鉀（K-IBA ) 3mg/L+蔗糖30g/L 2) 營養(yǎng)添加液 營養(yǎng)添加液（1): 在每升3/4SH培養(yǎng)基中，加入萘乙酸（C12HltlO2 )0· 5-0. 9mg X 3 /L，茉莉酸甲酯（C13H20O3) 50-80mg X 3/L，水楊酸 50-80 mg X 3/L，蔗糖（C12H22O11) 30g X 3/L。
[0018] 營養(yǎng)添加液（2): 在每升3/4SH培養(yǎng)基中，加入萘乙酸（C12HltlO2)0· 5-0. 9gX 3 /L，茉莉酸甲酯（C13H2tlO3) 50-80g X 3/L，水楊酸 50-80，蔗糖（C12H22O11) 40g X 3/L。
[0019] 實施例3生物反應器動態(tài)均衡營養(yǎng)法定向培養(yǎng)人參不定根 1) 將初始培養(yǎng)基12L加入18L鼓泡式生物反應罐中，營養(yǎng)添加液6L加入補液器中，生 物反應器和補液器在溫度120°C、壓力0. 08Mpal條件下滅菌； 2) 不定根切Icm塊，接種到生物反應罐中； 3) 通氣，23±2°C培養(yǎng)； 4) 培養(yǎng)到第10天，滴加營養(yǎng)添加液（I) 6L，3-5天滴完； 5) 繼續(xù)培養(yǎng)42天，收獲不定根。
[0020] 實施例4生物反應器動態(tài)均衡營養(yǎng)法定向培養(yǎng)人參不定根 1) 將初始培養(yǎng)基IOL加入18L鼓泡式生物反應罐中，營養(yǎng)添加液5L加入填料罐中，生 物反應器和填料罐在溫度120°C、壓力0. 08Mpal條件下滅菌； 2) 不定根切Icm塊，接種到生物反應罐中； 3) 通氣量，23±2°C培養(yǎng)； 4) 培養(yǎng)到第5天，向生物反應罐滴加營養(yǎng)添加液（2) 2L，滴加1天，培養(yǎng)到第10天，滴 加營養(yǎng)添加液（2) 3L，4天滴完；滴加時加大通氣量。
[0021] 5)繼續(xù)培養(yǎng)42天，收獲不定根。
[0022] 實施例5動態(tài)均衡營養(yǎng)法定向培養(yǎng)人參不定根的生物反應器 請參見圖1、2,動態(tài)均衡營養(yǎng)法定向培養(yǎng)人參不定根的的生物反應器，它包括：初始培 養(yǎng)基反應罐4、空氣壓力泵5和營養(yǎng)添加液罐6 ;初始培養(yǎng)基反應罐4為鼓泡式生物反應罐， 其底部設有氣動裝置，氣動裝置包括多微孔噴頭405、反應罐氣動裝置接口 406,、空氣過濾 器407、空氣流量計408、進氣控制閥409,頂部設反應罐蓋403和帶過濾器排氣口 402,帶過 濾器排氣口 402設在反應罐蓋403上，反應罐蓋403還設有營養(yǎng)添加液滴加口 401 ;空氣壓 力泵5與氣動裝置相連； 所述的營養(yǎng)添加液罐6底部設有帶調節(jié)閥出料口 64、頂部設有罐蓋62和帶過濾器進氣 口 61，進氣口 61設在罐蓋62上，營養(yǎng)添加液滴加口 401通過管道7與出料口 64相連； 所述的營養(yǎng)添加液滴加口 401的直徑為2. 0?0. 2mm ; 所述的營養(yǎng)添加液罐6的進氣口 61與空氣壓力泵5通過進氣調節(jié)裝置相連。
[0023] 使用時，關閉各進出口閥，將IOL初始培養(yǎng)基加入初始培養(yǎng)基反應罐4中，營養(yǎng)添 加液罐6加入5L營養(yǎng)添加劑，營養(yǎng)添加液罐6的出料口 64與反應罐營養(yǎng)添加液滴加口 401 連接，放入高壓滅菌鍋內高壓滅菌，在無菌室內接種于鼓泡式生物反應罐4內，移至培養(yǎng) 室，啟動空氣壓力泵，打開帶過濾器排氣口 402和空氣控制閥，過濾后的空氣經多微孔噴頭 405噴出，不定根懸浮于培養(yǎng)基中，空氣經排氣口 42排出，23±2°C培養(yǎng)，培養(yǎng)5-10天內，打 開營養(yǎng)添加液罐6的帶過濾器進氣口 61和帶調節(jié)閥出料口 64,調節(jié)進氣流量和出料口調節(jié) 閥，控制滴加速度，滴加營養(yǎng)添加液，在3-5日內滴完。
[0024] 實施例6動態(tài)均衡營養(yǎng)法定向培養(yǎng)人參不定根系統(tǒng) 請參見圖1、2、3、4,動態(tài)均衡營養(yǎng)法定向培養(yǎng)人參不定根，它包括：1個營養(yǎng)添加液罐6 和3個初始培養(yǎng)基反應罐4,營養(yǎng)添加液罐6的出料口 64與3個初始培養(yǎng)基反應罐4的養(yǎng) 添加液滴加口 401連接； 初始培養(yǎng)基反應罐4進氣裝置、營養(yǎng)添加液罐6的進氣口 61通過管道與空氣壓力泵相 連接； 所述的鼓泡式生物反應罐4和營養(yǎng)添加液罐6均為18L，初始培養(yǎng)基添加量為8-10L， 營養(yǎng)添加液的添加量為12-15L。
[0025] 實施例7生物反應器動態(tài)均衡定向營養(yǎng)法培養(yǎng)人參不定根產量及阜苷含量的測 定 1、以實施例4、5為實驗組，以3/4SH培養(yǎng)基+IBA5mg/L+蔗糖50g/L為培養(yǎng)基常規(guī)方式 培養(yǎng)為對照，結果發(fā)現： 對照組從培養(yǎng)開始到第10天，不定根增長緩慢，但10-20天增長迅速，20-30天也呈增 長趨勢，但較緩慢；30-40天幾乎沒發(fā)現增長。
[0026] 按實施例4生物反應器動態(tài)均衡營養(yǎng)法培養(yǎng)人參不定根方法培養(yǎng)不定根，從培養(yǎng) 開始到第10天，第10 -20天比對照組增長顯著加快，第20-25天略高于對照組，25-40天與 幾乎不增長。
[0027] 按實施例5生物反應器動態(tài)均衡營養(yǎng)法培養(yǎng)人參不定根方法培養(yǎng)不定根，各階段 較對照和實施例4增長顯著提高，直至35天都有增長趨勢，35天-42天幾乎不增長。
[0028] 實施例4較對照組干重略有提高，近5%，實施例5提高了 20%。
[0029] 2、將按實施例4方法培養(yǎng)6周人參不定根，送吉林省人參檢測中心檢測，結果見 表2

【權利要求】
1. 動態(tài)均衡營養(yǎng)法定向培養(yǎng)人參不定根的生物反應器，其特征在于，它包括：初始培 養(yǎng)基反應罐（4)、空氣壓力泵（5)和營養(yǎng)添加液罐（6);初始培養(yǎng)基反應罐（4)為鼓泡式生 物反應罐，其底部設有氣動裝置，反應罐蓋（403)還設有營養(yǎng)添加液滴加口（401);空氣壓 力泵（5)與氣動裝置相連；所述的營養(yǎng)添加液罐（6)底部設有帶調節(jié)閥出料口（64)、頂部 設有罐蓋（62)和帶過濾器進氣口（61)，進氣口（61)設在罐蓋（62)上，營養(yǎng)添加液滴加口 (401)通過管道（7)與出料口（64)相連。
2. 根據權利要求1所述的動態(tài)均衡營養(yǎng)法定向培養(yǎng)人參不定根的生物反應器，其特征 在于，所述的氣動裝置的噴頭為多微孔噴頭（405)。
3. 根據權利要求1或2所述的動態(tài)均衡營養(yǎng)法定向培養(yǎng)人參不定根的生物反應器，其 特征在于，所述的營養(yǎng)添加液滴加口（401)的直徑為2. 0?0. 2_。
4. 根據權利要求3所述的動態(tài)均衡營養(yǎng)法定向培養(yǎng)人參不定根的的生物反應器，其特 征在于，所述的營養(yǎng)添加液罐（6)的進氣口（61)與空氣壓力泵（5)通過進氣調節(jié)裝置相 連。
5. 生物反應器生產人參不定根系統(tǒng)，其特征在于，它包括：1個權利要求1所述的營養(yǎng) 添加液罐（6)和3個權利要求1所述的初始培養(yǎng)基反應罐（4)，營養(yǎng)添加液罐（6)的出料口 (64)與3個初始培養(yǎng)基反應罐（4)的養(yǎng)添加液滴加口（401)連接；初始培養(yǎng)基反應罐（4) 的氣動裝置通過管道（7)與空氣壓力泵相連接。
6. 根據權利要求5所述的動態(tài)均衡營養(yǎng)法定向培養(yǎng)人參不定根系統(tǒng)，其特征在于，所 述的營養(yǎng)添加液罐（6)的進氣口（61)通過管道與空氣壓力泵相連接。
7. 根據權利要求5或6所述的動態(tài)均衡營養(yǎng)法定向培養(yǎng)人參不定根系統(tǒng)，其特征在于， 所述的鼓泡式生物反應罐（4)和營養(yǎng)添加液罐（6)均為18L，初始培養(yǎng)基添加量為8-10L， 營養(yǎng)添加液的添加量為12-15L。
【文檔編號】A01H4/00GK104509441SQ201410810744
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年12月24日 優(yōu)先權日:2014年12月24日
【發(fā)明者】金秀蓮, 柳青, 王長周, 桂英, 樸晹, 叢凡華 申請人:吉林省綠色食品工程研究院