Production of resveratrol from Vitis (L.) plant cell suspension culture using stirred tank reactor

Bitki hücre süspansiyon kültürleri, daha hızlı büyüme döngüleri, besin elementlerini kontrolü ve hücrelerin yüksek derecedeki benzerliği nedeniyle üretimde ölçek büyütme için uygundur. Dolayısıyla bu çalışmada; (1) V. labrusca (L.) cv. Isabel ve V. vinifera (L.) cv. Öküzgözü türleri kullanılarak, t-resveratrol üretiminde uygulanabilir bir prosesin kavramsal olarak tasarlanması ve (2) ölçek büyütme işlemi için besiyeri, havalandırma hızı, karıştırma hızı ve elisitörlerin kullanımı gibi parametrelerin optimize edilmesi amaçlandı. Bilgimiz dahilinde, bu çalışma, V. labrusca (L.) cv. Isabel kullanılarak, bitki hücre süspansiyon kültürünün optimizasyonu, ölçek büyütme çalışmaları ve t-resveratrol üretimi üzerine yapılan ilk çalışmadır. Metil jasmonat (MeJA-100µM) ve ß-Siklodekstrin (ß-CD-50mM), hücre süspansiyon kültüründe elisitör olarak kullanıldı. Her iki türde biyokütlenin, hücreler MeJA ile indüklendiğinde, kontrol hücrelerinde ulaşılan biyokütleye göre daha az olduğu gösterildi. MeJA ve ß-CD elisitörlerinin, t-resveratrol üretimini arttırmak için sinerjik olarak çalışmadığı sonucuna varıldı. En yüksek t-resveratrol miktarının HPLC ile V. labrusca cv. Isabel hücre süspansiyon kültüründe 6.78 mg/L (hücre içi) ve 28.23 mg/L (hücre dışı) olduğu bulunurken, V. Vinifera cv. Öküzgözü kültüründe ise 84,8 mg/L (hücre dışı) olarak bulundu. V. labrusca cv. Isabel hücreleri, kontrollü kültür koşulları altında erlenden 6 L'lik karıştırmalı tanklı biyoreaktöre ölçeklendirildi. Karıştırmanın 75 rpm'ye ve havalandırma oranının 0,02 vvm'ye ayarlanması ve ortamda kazein hidrolizat (KH) bulunması ile ilk inokülasyondan 4,52 kat daha yüksek olan 11,8 g DW/3L'lik (5. gün) en yüksek biyokütle elde edildi. Aynı şartlar altında, KH içermeyen kültürde ise 5,02 kat artışla 13,1 g DW/3L (8. gün) olarak en yüksek biyokütle üretimi sağlandı. Erlen içerisinde yapılan çalışmalarda, besiyerinde KH bulunması, biyokütleyi 14.57 g DW/L'ye (11. gün) çıkarırken, KH olmadan biyokütle miktarı 14.48 g DW/L (9. gün) olarak elde edildi. Karıştırmalı tanklı biyoreaktörde t-resveratrol üretimi, besiyerinde KH ilavesi olan veya olmayan, sırasıyla 4 mg/L ve 6 mg/L civarında bulundu. Işığa yanıt olarak ise hücre kültüründen, 300 g FW/3L biyokütle ve 23,26 mg/L t-resveratrol üretimi sağlandı. Vitis hücre süspansiyon kültüründen t-resveratrol üretimini artırmaya dayalı bu çalışma, ilerideki çalışmalara ışık tutacaktır.