СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ БИОМАССЫ ЖЕНЬШЕНЯ Российский патент 1998 года по МПК A01H4/00 C12N5/00 

Способ относится к биологии и биотехнологии и может применяться при выращивании клеточной культуры женьшеня.

Известен способ получения биомассы женьшеня путем выращивания данных многолетних растений на плантациях [1] В качестве биомассы женьшеня, обладающей биологически активными веществами, главным образом гликозидами, используются ткани корней 5-10-летних растений.

Данный способ в отличии от сбора дикорастущих корней позволяет получить биомассу женьшеня с гарантированным выходом продукта.

Недостатком данного способа является крайне низкая скорость роста растений, что приводит к невозможности производства биомассы в больших объемах и обусловливает ее высокую себестоимость.

Известен способ получения биомассы женьшеня, выбранный за прототип, заключающийся в выращивании клеточной культуры по следующей методике [2] Клетки корня женьшеня высаживаются в питательную среду и инкубируются в ферментерах или в иных емкостях при температуре (20-30)^oC в течение 3О-45 дней. В результате развития культуры происходит увеличение ее биомассы в 15-30 раз. После этого клеточная культура рассаживается в несколько ферментеров для дальнейшего размножения или используется в качестве конечного продукта.

Данный способ позволяет получить биомассу женьшеня в условиях более выгодных, чем выращивание женьшеня в качестве растения на специальных плантациях.

Рассмотренный способ облетает рядом существенных недостатков, выражающихся в следующем.

1. Содержание гликозидов в клеточной культуре женьшеня, выращенной по способу-прототипу, в несколько раз меньше, чем в биомассе природного корня женьшеня или выращенного на плантациях.

2. Скорость увеличения биомассы культуры в способе-прототипе является невысокой. Это обусловлено тем, что лишь небольшое количество клеток (2-8%) принимает участие в делении и митотический цикл занимает много времени. Поэтому биотехнологическое производство клеточной культуры женьшеня и биологически активных веществ женьшеня является достаточно дорогостоящим и трудоемким процессом. Технической задачей, решение которой обеспечивается предложенным изобретениям, является создание способа выращивания биомассы женьшеня, позволяющего повысить выход биомассы женьшеня и содержание в нем гликозидов.

Данная задача осуществляется тем, что в способе выращивания биомассы женьшеня клеточная культура женьшеня подвергается облучению узкополосным источником оптического излучения, в частности инжекционным лазером, светодиодом или гелий-неоновым лазером.

Способ реализуется следующим образом. Клетки женьшеня облучаются по одной из следующих методик в рамках предлагаемого способа.

1. Облучения проводится в один сеанс в день высадки клеток в питательную среду (в том числе непосредственно перед высадкой).

2. Облучение проводится в один сеанс через 7 дней после высадки клеток в питательную среду.

3. Облучение проводится в два сеанса (с одинаковыми дозами) в первый и четырнадцатый день после высадки в питательную среду.

4. Облучение проводится в три сеанса (с одинаковыми дозами) в первый, седьмой и четырнадцатый дни после высадки клеток в питательную среду.

По предлагаемому способу для каждой из четырех рассмотренных методик общая доза облучения составляет 10 3000 Дж/м².

В качестве культуры женьшеня использовался штамм "R-1". Штамм инкубировался в агаризированной питательной среде в затемненном помещении.

Источником узкополосного оптического излучения являлся один из следующих типов источников: инжекционный лазер с длиной волны излучения 820 нм, инжекционный лазер с длиной волны излучения 1300 нм, гелий-неоновый лазер с длиной волны излучения 632,8 нм, светодиод с длиной волны излучения 850 нм, светодиод с длиной волны излучения 850 нм, излучение которого пропускалось через поляризатор, установленный между светодиодом и облучаемыми клетками.

Необходимо отметить, что указанные источники узкополосного оптического излучения обладают различными параметрами, существенными для практического применения, такими как мощность, надежность, габариты, наличие высокого напряжения в приборе и т.д. Поэтому в зависимости от конкретных условий представляется целесообразным использование одного из указанных типов излучателей.

В случае когда общая доза облучения клеток принимала значение в диапазоне (10 3000)Дж/м², происходило увеличение получаемого урожая сухой биомассы клеток женьшеня в 1,8 раза. При этом содержание гликозидов, контролировавшихся методом хромотографии, увеличилось в биомассе в 1,6 раза.

Необходимо отметить, что указанный результат и значение доз облучения, при которых он достигается, не зависел от того, какой из типов узкополосных источников оптического излучения был применен, и не зависел от того, набиралась указанная доза облучения за один или несколько сеансов в указанные моменты времени. Отсутствие этих зависимостей, а также достаточно широкий диапазон эффективных доз облучения объясняется универсальным действием узкополосного оптического излучения на биологические системы.

В случае, когда доза облучения составляла меньше 10 Дж/м², увеличение биомассы и содержание биологически активных веществ было незначительным и при дозе меньшей 5 Дж/м² это увеличение не происходило.

В случае когда доза облучения принимала значение большее 3ООО Дж/м², указанное изменение было также незначительным, а при существенно больших дозах наблюдалось некоторое (около 10-20%) уменьшение биомассы.

Таким образом облучение клеточной культуры женьшеня узкополосным оптическим источником излучения в один или несколько сеансов облучения при суммарной дозе (10 3000) Дж/м² позволяет увеличить выход сухой биомассы и увеличить содержание гликозидов в биомассе.

Промышленная апробация способа выращивания биомассы женьшеня проводилась на государственном предприятии "Фарматекс" в г. Павлодар. Цикл производства от момента высадки клеток в питательную среду до съема урожая занимал 35 дней. При этом произошло увеличение получаемого урожая сухой биомассы клеток женьшеня в 1,8 раза; содержание гликозидов увеличилось в биомассе в 1,6 раза.

Полученные результаты позволяют говорить о вполне реальных возможностях промышленного производства женьшеня.

Для проведения экспериментальных работ по предлагаемому способу были разработаны миниатюрные переносные приборы нескольких вариантов:
1. Вес 100 г; габариты 115 х 45 х 30 мм; питание от аккумуляторов; длина волны излучения 850 нм;
2. Вес 500 г; габариты 90 х 76 х 56 мм; питание от сети; длина волны излучения 850 нм.

3. Вес 5 кг; габариты 240 х 110 х 280 мм; питание от сети; длина волны излучения 820 и 1300 нм.

Для исследования эффекта облучения с длиной волны излучения 632,8 нм использовался серийно выпускаемый прибор.

Эти приборы просты в эксплуатации, имеют современный дизайн и изготовлены в полном соответствии с требованиями на медицинскую технику.

Использование таких приборов впервые создало возможность применения приборов в условиях мелкосерийного, серийного, крупносерийного производства, в индивидуальных и промышленных условиях.

Литература.

1. Гегельский И.Н. Женьшень. Киев: Урожай, 1989.

2. Малышев А.А. Женьшень: биология и разведение. М: Агропромиздат, 1986.

Использование: биотехнология. Сущность изобретения: биомассу женьшеня выращивают на питательной среде, дополнительно облучают узкополосным источником оптического излучения при общей дозе 10 - 3000 Дж/м². В качестве источника излучения используют инжекторный лазер, или светодиод, или гелий-неоновый лазер, или светодиод с поляризатором, при этом облучение осуществляют от одного до трех раз. 5 з.п. ф-лы.

1. Способ выращивания биомассы женьшеня, содержащей гликозиды, заключающийся в выращивании клеточной культуры женьшеня в питательной среде, отличающийся тем, что клетки женьшеня облучают узкополосным источником оптического излучения, общая доза которого составляет 10 3000 Дж/м². 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве узкополосного источника оптического излучения используется инжекционный лазер. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве узкополосного источника оптического излучения используется светодиод. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве узкополосного источника оптического излучения используется гелий-неоновый лазер. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве узкополосного источника оптического излучения используется светодиод с поляризатором. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что число сеансов облучения составляет от одного до трех.