بهینه‌سازی عوامل تنظیمی مؤثر بر رشد زیست‌توده و تولید کروسین در سلول‌های زعفران در بیورآکتور

بهینه‌سازی محیط کشت برای کشت سلول‌های گیاهی، به ویژه در مورد انواع و غلظت‌های تنظیم‌کننده‌های رشد، می‌تواند به طور قابل توجهی تولید زیست‌توده و متابولیت را در شرایط درون شیشه‌ای افزایش دهد. این مطالعه اثرات محیط‌های پایه مختلف و تنظیم‌کننده‌های رشد گیاهی (PGRs) را بر رشد سلول و تولید کروسین در کشت سوسپانسیون سلولی زعفران بررسی کرد. محیط‌های مختلف از جمله SH، MS و B5 در ترکیب با PGRهای خاص از نظر کارایی در ارتقای زیست‌توده سلولی و بازده کروسین آزمایش شدند. نتایج نشان داد که محیط SH مکمل‌شده با NAA (1 میلی‌گرم بر لیتر) و BA (0.5 میلی‌گرم بر لیتر) برای رشد زیست‌توده بهینه است، در حالی که IAA (1 میلی‌گرم بر لیتر) و KIN (0.5 میلی‌گرم بر لیتر) به طور مؤثری تولید کروسین را افزایش دادند. پژوهش با ارزیابی این عوامل در یک setup بیورآکتور ادامه یافت. برای افزایش زیست‌توده، 50 گرم سلول در یک لیتر از محیط انتخابی (SH، ساکارز 3%، BA 0.5 میلی‌گرم بر لیتر، NAA 1 میلی‌گرم بر لیتر، MES 2.5 میلی‌مولار) با هوادهی 0.5 wm و تغذیه بیشتر ساکارز تلقیح شد. برای تولید کروسین، setup دیگری از همان زیست‌توده با محیط SH، لاکتوز 3%، Kin 0.5 میلی‌گرم بر لیتر، IAA 1 میلی‌گرم بر لیتر و بدون هوادهی استفاده کرد و شرایط را به طور مشابه تنظیم نمود. یافته‌ها نشان داد که شاخص رشد سلول از 1.87 به 4.3 بهبود یافت، در حالی که سطوح کروسین از 1.05 به 3.43 میلی‌گرم بر گرم وزن خشک افزایش یافت. محتوای کروسین با استفاده از اسپکتروفتومتری و HPLC کمی شد و از آنالیز تصویر برای تعیین شدت رنگ قرمز استفاده شد. مطالعه نتیجه می‌گیرد که آنالیز تصویر یک روش مقرون به صرفه برای ارزیابی تولید کروسین ارائه می‌دهد و بر اثربخشی بیورآکتورها در افزایش همزمان رشد سلول و بازده متابولیت تأکید می‌کند.

Optimizing the media for plant cell cultures, particularly regarding the types and concentrations of growth regulators, can significantly enhance biomass and metabolite production in vitro. This study examined the effects of different basal media and plant growth regulators (PGRs) on cell growth and crocin production in saffron cell suspension cultures. Various media including SH, MS, and B5, in combination with specific PGRs, were tested for their efficacy in promoting cell biomass and crocin yield. Results identified that SH medium supplemented with NAA (1 mg/L) and BA (0.5 mg/L) was optimal for biomass growth, while IAA (1 mg/L) and KIN (0.5 mg/L) effectively boosted crocin production. The research continued by evaluating these factors in a bioreactor setup. For biomass enhancement, 50g of cells were inoculated into one liter of a chosen medium (SH, 3% sucrose, 0.5 mg/L BA, 1 mg/L NAA, 2.5 mM MES) with aeration at 0.5 wm and further sucrose feeding. For crocin production, another setup used the same biomass with a medium of SH, 3% lactose, 0.5 mg/L Kin, 1 mg/L IAA, and no aeration, adjusting conditions similarly. Findings showed that cell growth index improved from 1.87 to 4.3, while crocin levels increased from 1.05 to 3.43 mg/g dry weight. Crocin content was quantified using spectrophotometry and HPLC, with image analysis employed to determine red color intensity. The study concludes that image analysis offers a cost-effective method for assessing crocin production, highlighting the effectiveness of bioreactors in enhancing both cell growth and metabolite yield.