Solanesol production from Nicotiana tabacum cv. Xanthi cell suspension culture and process scale-up

Bitkiler, koku, pigment, aroma verici, endüstriyel hammadde, antimikrobiyal ve famasötiklerin üretiminde kullanılan çok çeşitli kimyasal bileşikler için önemli kaynaklardır. Sekonder metabolit olarak bilinen bu kimyasallar, genel olarak bitkiyi çevresel stres faktörlerine karşı korurlar. Solanesol, esas olarak Solaneceae familyası bitkilerinde bulunan ve Nicotiana tabacum'da (tütün) en yüksek birikime, yaprak kuru ağırlığının yüzde 0.04-3.6'sını oluşturarak sahip olduğu bilinen halkasal yapıda olmayan terpendir. Antimikrobiyal, anti-kanser ve antienflamatuvar etkileri vardır ve esas olarak Koenzim Q-10 öncüsü olarak kullanılır. Uzun karbon zincirleri nedeniyle solanesol genel olarak kimyasal sentez yerine bitkilerden ekstrakte edilir. Sekonder metabolitler genellikle bütün bitkilerden ekstrakte edilir ancak bu yöntemde bitki üretimi için geniş arazilere, optimal çevre koşullarına ve yüksek işgücüne ihtiyaç vardır. Bundan dolayı, sekonder metabolit üretimi için bitki hücre süspansiyon kültürü sistemlerini kullanmak önemli bir araç haline gelmiştir. Bu çalışmada, Nicotiana tabacum cv. Xanthi hücre süspansiyon kültüründen solanesol ekstraksiyonu ve süspansiyon kültürün ölçek büyütme çalışmalarının yapılması amaçlanmıştır. Bilgimiz dahilinde, bütün tütün bitkisi veya tütün atığı yerine tütün hücre süspansiyon kültüründen solanesol üretilmesine odaklanan literatürdeki ilk çalışmadır. N. tabacum cv. Xanthi kallus hücre hatları bitki hücre süspansiyon kültürünü başlatmak için kullanılmış ve çalışma boyunca kültürler devam ettirilmiştir. Yaş ağırlık, kuru ağırlık, pH ve şeker tüketim analizlerine göre hücre süspansiyon kültürlerinin optimal pH'nın 6 olduğu, hücrelerin 1-11. gün arasında log fazında ve 11-15. gün arasında durağan fazda oldukları belirlenmiştir. Optimal altkültür periyodu 7 ile 9 gün olarak belirlenmiştir. Solanesol literatürde ilk kez N. tabacum cv. Xanthi hücre süspansiyon kültüründen ekstrakte edilmiştir. Solanesol üretimi, ortalama 14.56 ± 4.71 mg/ml ile kuru ağırlığın yüzde 1.46'sı kadardır. Ölçek büyütme parametreleri, bitki hücre süspansiyon kültürlerini karıştırmalı tanklı biyoreaktörde büyütebilmek için optimize edilmiştir. Bu çalışma, büyük ölçekte N. tabacum cv. Xanthi hücre süspansiyon kültürlerinden solanesol üretimi için temel oluşturacaktır.