Способы выделения целевого продукта

В большинстве микробных систем продукты, синтезируемые микроорганизмами продуцируются из клетки непосредственно в среду, в связи с чем эффект обратного ингибирования продуктом реакции очень мал. В отличие от микробных, растительные клетки не обладают способностью к экскреции и образующиеся вторичные метаболиты накапливаются в клеточной стенке или внутриклеточных органеллах. Поэтому, как правило, в культуре растительной ткани при увеличении концентрации продукта в клетке выше пороговой, срабатывает эффект ретроингибирования, вследствие чего дальнейшее накопление вещества прекрат­ится. Данное явление часто обуславливает низкое содержание искомых веществ в клетках культуры. Чтобы избежать этого эффекта, рядом исследователей неоднократно предпринимались попытки удалять продукт реакции по мере его синтеза из клетки. Так, для увеличения проницаемости клеток Cinchona ledgeriana в культуре и ускорения выхода внутриклеточных алкалоидов пытались применить диметилсульфоксид (ДМСО) – вещество повышающее проницаемость клеточных мембран кожи человека. Однако в этом случае ДМСО оказался непригодным для индукции выделения. Даже при высокой концентрации ДМСО высвобождение алкалоидов протекало медленно, а большинство обработанных мембран не восстанавливалось.

Для некоторых суспензионных культур весьма экономичным оказал­ся способ выращивания в виде двухфазной системы, при интенсивном перемешивании. Такая культура состоит из водной фазы (питательная среда с растущими клетками) и нетоксичной липофильной фазы (триглицериды или парафины). В ре­зультате липофильные вещества, синтезируемые клетками в процессе их роста, переходят в липофильную фазу. Например, корончатогалловая опухолевая суспензионная культура Matricaria chamomilla росла в двухфазной системе, состоящей из водного раствора пита­тельной среды и нетоксичной липофильной фазы (триглиперид миглиол) в течение 22 дней. В результате жирорастворимые продукты, синтезируемые культурой ткани ромашки, накапливались в фазе миглиола в концентрации, в 60 раз большей, чем в однофазной системе. Красящий продукт нафтохинон шиконин, продуцируемый суспензион­ной культурой Lithospermim erythrorhizon, не растворяется в во­де, но растворяется в некоторых органических растворителях. Это, свойство шиконина использовано при выращивании ткани в двухслой­ной культуре. В качестве органического растворителя был взят гексадекан, который растворял 81% синтезируемого клетками шикони­на. Причем культура прекращала синтез шиконина, если он из клеток не переходил в органический слой.