بررسی اثر pH محیط کشت و هوادهی بر تولید کروسین و شاخص رشد سلولی در سیستم بیوراکتور

تاکنون تلاش‌های گسترده‌ای به منظور توسعه روش‌های جایگزین در تولید مداوم متابولیت‌های گیاهی در شرایط آزمایشگاهی صورت گرفته و روش‌های متعددی ارائه شده است. یکی از این روش‌ها، کشت سلول‌های گیاهی است که می‌تواند جایگزینی کارآمد و به‌صرفه به جای تکنولوژی‌های کلاسیک و سنتز شیمیایی و نیمه‌شیمیایی در تولید ترکیبات طبیعی ارزشمند باشد. اخیراً در زمینه تجاری‌سازی و تولید در مقیاس وسیع توده سلولی و برخی ترکیبات ارزشمند، بیوراکتورها به عنوان ابزارهایی مفید معرفی شده‌اند.

در تحقیق حاضر برای اولین بار کشت سلولی زعفران با هدف تولید کروسین در سیستم بیوراکتور همزن‌دار بررسی شده است. در این سیستم اثر تنظیم pH محیط کشت (به صورت ثابت ۵.۸ و متغیر در طی دوره کشت) و هوادهی محیط کشت در دو سطح (بدون هوادهی و هوادهی با حجم ۰.۵ vvm) به همراه تنظیم حجم محیط کشت (ثابت نگه‌داشتن حجم در طی دوره رشد و حجم متغیر محیط کشت) بر شاخص رشد سلولی و میزان تولید رنگدانه کروسین بررسی شد.

نتایج بخش بیوراکتور نشان داد ثابت نگه‌داشتن pH محیط کشت در طی دوره رشد منجر به کاهش کروسین و همچنین کاهش رشد توده سلولی در بیوراکتور شد. ولی هوادهی در بیوراکتور (۰.۵ vvm) زمانی که با تنظیم حجم محیط کشت و جبران آب ازدست‌رفته محیط کشت همراه شد منجر به افزایش رشد توده سلولی گردید. البته باید یادآوری کرد که هوادهی در هر صورت کروسین موجود در سلول‌ها را کاهش داد.

Extensive efforts have been made to develop alternative methods for the continuous production of plant metabolites under laboratory conditions, and various methods have been proposed. One such method is plant cell culture, which can serve as an efficient and cost-effective alternative to classical technologies and chemical or semi-chemical synthesis for producing valuable natural compounds. Recently, bioreactors have been introduced as useful tools for the commercialization and large-scale production of cell biomass and certain valuable compounds.

In this study, saffron cell culture was investigated for the first time to produce crocin in a stirred bioreactor system. The effects of maintaining a constant culture medium pH (fixed at 5.8 or variable during the culture period) and aeration at two levels (no aeration and aeration at 0.5 vvm) along with culture medium volume control (maintaining constant volume or allowing variable volume during growth) were examined on cell growth index and crocin pigment production.

The bioreactor results showed that maintaining a constant pH during the growth period led to a reduction in crocin production and cell biomass growth. However, aeration in the bioreactor (0.5 vvm), when combined with volume control and compensation for water loss in the culture medium, resulted in increased cell biomass growth. It should be noted that aeration reduced the crocin content within the cells in all cases.