植物细胞截留装置和截留方法

摘要

一种植物细胞截留装置，包括反应罐、上部滤膜、下部滤膜、双向液泵和废液出口。基于上述植物细胞截留装置的植物细胞截留方法是，将植物细胞培养液加入反应罐内，开启双向液泵，双向液泵交替转动，让培养液在反应罐内以不同的方向交替环流，实现细胞与培养液的高效截留分离。将本发明的装置附加到植物细胞培养反应器上后，可以进行连续灌注培养，用一个简单装置解决了植物细胞连续培养中面临的瓶颈问题，具有很大的利用价值。

说明书

技术领域

本发明涉及生物工程技术，特别涉及一种植物细胞截留装置和截留方法。

技术背景

利用生物反应器进行植物细胞悬浮培养不仅可以生产许多具有重要价值的次 级代谢产物，而且可以缓解野生资源的过度采挖。然而，植物细胞在培养过程中产 生的中间次生代谢产物在培养液中积累会抑制产物的进一步合成。植物细胞连续灌 注培养可以将细胞释放到培养基里面的物质不断带到反应器外面，有效解决了细胞 褐变和产物反馈抑制的问题。植物细胞连续灌注培养过程中细胞与培养液的分离效 率是该领域的一个瓶茎技术。常用的细胞截留方法有膜过滤、离心沉降和重力沉降 等。膜过滤易发生堵塞，所以主要用于动物细胞无截留，离心沉降会对敏感的植物 细胞造成损伤，重力沉降效率太低。

发明内容

本发明的目的，就是为了克服上述现有技术存在的问题，提供一种植物细胞截 留装置和截留方法。

为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案：一种植物细胞截留装置， 包括反应罐，在反应罐上设有上部开口和下部开口，在上部开口上设有上部滤膜， 在下部开口上设有下部滤膜，在上部开口和下部开口之间通过管道连接有一台双向 液泵，在双向液泵与上部开口之间的管道上还连接有废液出口支管。

所述上部滤膜和下部滤膜均为不锈钢金属膜，膜孔径为250-300微米。

所述废液出口支管的出口高于上部开口。

基于上述植物细胞截留装置的植物细胞截留方法是，将植物细胞培养液灌注到 反应罐内，开启双向液泵，让培养液在反应罐内以不同的方向交替环流，当培养液 在反应罐内以顺时针方向环流时，堵塞到下部滤膜上的细胞被冲洗到培养液中，当 培养液在反应罐内以逆时针方向环流时，堵塞到上部滤膜上的细胞被冲洗到培养液 中，双向液泵交替转动，确保至少有一个滤膜不被堵塞，从而实现细胞与培养液的 高效截留分离。

所述双向液泵的交替转动周期为2-30分钟。

所述双向液泵开启后，培养液在反应罐内交替环流的表观流速为2-10ml/秒。

将本发明的装置附加到植物细胞培养反应器上后，可以进行连续灌注培养，用 一个简单装置解决了植物细胞连续培养中面临的瓶颈问题，具有很大的利用价值。

附图说明

图1为植物细胞截留装置的结构示意图，

图2为实施例1的装置结构示意图。

具体实施方法

参见图1，本发明的植物细胞截留装置，包括反应罐5，在反应罐5上设有上 部开口和下部开口，在上部开口上设有上部滤膜1，在下部开口上设有下部滤膜2， 在上部开口和下部开口之间通过管道连接有一台双向液泵3，在双向液泵与上部开 口之间的管道上还连接有废液出口支管4。该废液出口支管的出口高于上部开口。

本发明中的上部滤膜和下部滤膜均为不锈钢金属膜，膜孔径为250-300微米。

基于上述植物细胞截留装置的植物细胞截留方法是，将植物细胞培养液灌注到 反应罐内，开启双向液泵，让培养液在反应罐内以不同的方向交替环流，当培养液 在反应罐内以顺时针方向环流时，堵塞到下部滤膜上的细胞被冲洗到培养液中，当 培养液在反应罐内以逆时针方向环流时，堵塞到上部滤膜上的细胞被冲洗到培养液 中，双向液泵交替转动，确保至少有一个滤膜不被堵塞，从而实现细胞与培养液的 高效截留分离。

其中双向液泵的交替转动周期为2-30分钟，培养液在反应罐内交替环流的表 观流速为2-10ml/秒。

实施例1

将本发明的植物细胞截留装置附加到一个内环流气升式反应罐上，并对甘草细 胞进行了连续关注培养。

图2为实施例1的装置结构示意图。其中：1－上部滤膜，2-下部滤膜，3-双 向液泵，4-废液出口支管，5-反应罐，6-氧探头，7-pH探头，8-液体流量计，9-气 喷头，10-在线监测器，11-电脑，12-取样口，13-空气滤器，14-气体泵，15-单向液 泵。

通过本实施例对培养甘草细胞进行了连续培养，起始接种密度为5g(干重)/ L-1，培养液为添加NAA和IAA的MS培养基，通气速率为0.3vvm，灌注速率 为10％，培养温度为25℃。结果表明，细胞截留效率达到100％，27天后细胞最 大生物量达17.5g L-1。

本发明用一个简单的装置，实现了植物细胞与培养液的高效分离，可推广于工 业规模应用。