CN113025553B - 一种利用生物反应装置培养人参干细胞的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用生物反应装置培养人参干细胞的方法，包括：(1)采用一步法制备人参不定根；(2)将步骤(1)制得的人参不定根取根尖部分，置于渗透剂溶液中处理；(3)将步骤(2)经渗透剂溶液处理的人参不定根根尖置于干细胞诱导培养基中培养，然后转入扩繁培养基中培养；(4)将步骤(3)扩繁培养的人参干细胞接种至干细胞液体培养基摇瓶中，以100‑140rpm的条件避光培养；(5)将步骤(4)摇瓶培养后的人参干细胞接种至生物反应装置中，避光培养，获得人参干细胞；本发明获得了所需时间更短、步骤更简单的从成熟人参获得不定根，进而得到人参干细胞的方法，并采用适宜的生物反应装置进行扩大培养，干细胞的增长倍数高，干细胞中有效成分含量高。

Description

一种利用生物反应装置培养人参干细胞的方法

技术领域

本发明属于植物组织培养技术领域，具体地说，涉及一种利用生物反应装置培养人参干细胞的方法。

背景技术

人参(Panax ginseng C.A.Mey.)是五加科人参属植物，分布于中国、日本、韩国，其根茎是名贵的中药材，号称“百草之王”。人参味甘、微苦，微温，具有大补元气，复脉固脱，补脾益肺，生津养血，安神益智等功效，多用于体恤欲脱，脾虚食少，肺虚喘咳，津伤口渴，惊悸失眠等。人参皂苷是人参主要的活性成分，有抗疲劳、延缓衰老、调节中枢神经系统、提高机体免疫力、改善心脑血管供血不足、抑制肿瘤细胞生产等功效。近年来，人参被广泛地用在各类化妆品、保健品、饮品中，人参的市场前景非常广阔。

目前由于过度采挖、环境破坏等，野生人参资源几乎灭绝，大田栽培是人参的主要来源。然而人参生长缓慢，种植年限长，对环境条件要求严格，其品质易受气候、栽培条件及病虫害的影响，栽培技术复杂以及农残超标、老参地等问题也极大地限制了人工栽培人参的发展前景。大田栽培人参供应难以满足市场的需求。人参组织培养技术周期短，不受季节限制，容易进行大规模的工业化生产，具有很大的发展前景。

目前不定根一般是由人参愈伤组织诱导产生的，需要先诱导产生愈伤组织，再诱导产生不定根，所需的实验周期长，操作步骤复杂，污染风险较高的问题。另外，培养的人参中还存在人参皂苷含量低，难以满足临床应用需求的问题。

申请号为201410698528.0的中国专利公开了一种人参不定根诱导增殖方法，包括以下步骤：将人参组培苗切割成组织小块后接种于固体诱导培养基中诱导形成不定根，将所述不定根切割成不定根小块后接种于液体增殖培养基中进行不定根的增殖培养；其中，所述固体诱导培养基和液体增殖培养基为以1/2MS(-N)培养基为基本培养基含有浓度为1-10mg/L的吲哚丁酸。上述方案中，将日龄为28-32天的组培苗切成小块直接诱导不定根，组培苗幼嫩，分化能力强，且实际上需要先经过种子萌发或者外植体培养获得组培苗，仍然需要至少28-32天的时间，外植体培养仍然需要诱导愈伤组织。因此，实际上并没有缩短周期。

人参干细胞是未分化的细胞，具有无限分裂能力，目前可以通过分离与培养人参的干细胞来生产人参相关的药物活性成分。目前现有技术在分离人参干细胞时，均采用已经分化的组织器官为外植体，通过立体培养阶段的培养(脱分化过程)将其诱导为具有分化能力的愈伤组织细胞。但这种细胞本质来源于已经分化的体细胞，所以分裂能力有限，抗逆能力不强。在工业化生产中，容易出现细胞系退化，分裂能力弱。另外，培养周期长，得到的干细胞中有效成分含量也有待提高。

人参不定根根尖部分存在分生组织，分裂能力强。因此，倘若能够探索所需时间更短、步骤更简单的从成熟人参培养获得人参干细胞的方法，同时可以提高人参干细胞中有效成分的含量，则有利于临床应用，具有广泛的意义。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种利用生物反应装置培养人参干细胞的方法。本发明获得了所需时间更短、步骤更简单的从成熟人参培养获得人参干细胞的方法，具体在一步法制备不定根的过程中对扩繁后的不定根选择特定的液体培养基进行培养，再将获得的不定根置于渗透压环境中，配合适宜成分比例的干细胞诱导培养基和干细胞扩繁培养基，能够获得人参干细胞，步骤更加简易，获得的干细胞中各类人参皂苷的含量高。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

本发明提供了一种利用生物反应装置培养人参干细胞的方法，包括：

(1)将成熟人参清洗消毒，切片，接种到不定根诱导培养基中诱导出人参不定根；将获得的人参不定根再次接种到不定根诱导培养基中继代培养扩繁；然后将扩繁获得的人参不定根接种到液体培养基中培养获得人参不定根；

(2)将步骤(1)制得的人参不定根取根尖部分，置于渗透剂溶液中处理；

(3)将步骤(2)经渗透剂溶液处理的人参不定根根尖置于干细胞诱导培养基中培养，然后转入扩繁培养基中培养，获得人参干细胞；

(4)将步骤(3)扩繁培养的人参干细胞接种至干细胞液体培养基摇瓶中，以100-140rpm的条件避光培养；

(5)将步骤(4)摇瓶培养后的人参干细胞接种至生物反应装置中，避光培养，获得人参干细胞；

所述步骤(1)中所使用的液体培养基包括：10-55g/L蔗糖，0.6-1.6g/L B5培养基，0.3-1.2g/L 1/2MS培养基，0-5.4mg/L 6-苄氨基腺嘌呤，0-5.4mg/L萘乙酸，0-8mg/L赤霉素，0-5.4mg/L吲哚乙酸。

上述方案中，本发明采用一步法从成熟人参培养人参不定根，可以节省步骤，缩短诱导时间；人参不定根的根尖部分具备更多的分生组织，且活性强。

本发明的进一步方案为：步骤(1)所述液体培养基还包括0-5.4mg/L吲哚丁酸。

本发明的进一步方案为：步骤(1)所述液体培养基包括：15-45g/L蔗糖，0.8-1.3g/L B5培养基，0.5-1.0g/L 1/2MS培养基，0-4.2mg/L 6-苄氨基腺嘌呤，1.8-5.4mg/L萘乙酸，0-8mg/L赤霉素，0.6-4.8mg/L吲哚乙酸，0-3.6mg/L吲哚丁酸；优选的，步骤(1)所述液体培养基包括：45g/L蔗糖，1.28g/L B5培养基，0.905g/L 1/2MS培养基，4.2mg/L 6-苄氨基腺嘌呤，3mg/L萘乙酸，0.8mg/L赤霉素，0.6mg/L吲哚乙酸，0.6mg/L吲哚丁酸。

上述方案中，本发明在对人参切片进行不定根诱导过程中，调整了扩繁步骤后的液体培养基成分，为了防止MS培养基和B5培养基引导组织产生脱分化作用，本发明特地采用1/2MS培养基降低硝态氮的含量，同时引入细胞分裂素6-苄氨基腺嘌呤和赤霉素的混合试剂，其中6-苄氨基腺嘌呤可有效抑制植物组织内核酸、蛋白质的分解，同时提高氨基酸、生长素和无机盐的转运效率，可诱导不定根的生成；而赤霉素可缩短细胞周期中的G1期和S期，使细胞偏向脱分化过程，因此对不定根的形成起到了一定的抑制作用；虽然赤霉素存在对不定根的抑制，并与上述的6-苄氨基腺嘌呤产生了一定的拮抗作用，但在1/2MS和B5培养基以及萘乙酸、吲哚乙酸的共同作用下，赤霉素体现了其通过提高酶的效率促进植物组织内糖的转化，增加细胞壁的延展性和通透性的作用，实现对根部原有细胞继续生长的促进。综上所述，本发明提供的不定根液体培养基在多种培养基和生长素存在的情况下，结合细胞分裂素6-苄氨基腺嘌呤和赤霉素对不定根生长的拮抗作用，有效压抑了人参细胞的脱分化过程，使制备过程不形成愈伤组织而直接生成不定根，得到皂苷含量较高的不定根的同时可将增长倍数控制在相对稳定的水平。

本发明的进一步方案为：步骤(5)中，将干细胞接种到生物反应装置的干细胞液体培养基中时，接种的干细胞的质量占干细胞扩繁液体培养基体积的1.0％-10.0％；在生物反应装置中进行培养干细胞的通气量为0.02-0.2vvm；优选的，通气量为0.05-0.15vvm。

本发明的进一步方案为：生物反应装置包括罐体，所述罐体的底部包括至少两个进气装置；优选的，罐体的底壁的高度由四周向中心逐渐降低，形成上大下小的倒锥形；出料口设置在中心最低的位置，进气装置围绕出料口间隔均匀分布在由四周向中心逐渐降低的底壁上。

上述方案中，本发明提供的生物反应装置中，进气装置设置在上大下小的倒锥形的罐体底壁斜面上，如此，进入的气体不会垂直上升，进一步的，两个及两个以上的进气装置围绕中心间隔均匀地分布，有利于空气在罐体内均匀分布，有利于罐体内的干细胞生长均匀。

本发明的进一步方案为：步骤(2)中，取人参不定根的根尖部分，置于渗透剂溶液中低温处理1-10小时；优选的，所述低温温度为1-6℃，优选4℃；优选的，所述人参不定根的根尖部分的长度为0.3mm-0.8mm。

上述方案中，人参不定根的根尖经过渗透剂溶液处理后，其中的非干细胞不耐高渗溶液死亡，而只有干细胞能够进行生长；配合适宜的干细胞诱导培养基和干细胞扩繁培养基，干细胞生长速度极快，获得的人参干细胞中活性成分含量有所提高。

本发明的进一步方案为：所述渗透剂溶液选自蔗糖溶液、氯化钾溶液、甘露醇溶液中的至少一种；优选的，所述渗透剂溶液为1mol/L的蔗糖溶液。

本发明的进一步方案为：步骤(3)中，所述干细胞诱导培养基包括0.6-1mg/L激动素，2-4mg/L吲哚乙酸，0.5-1.5mg/L萘乙酸，25-100mg/L抗坏血酸，50-150mg/L柠檬酸，20-60g/L蔗糖，1-6g/L植物凝胶，1-2.4g/L 1/2MS培养基，0.6-1.4g/L WPM培养基；优选的，干细胞诱导培养基包括1mg/L激动素，2.5mg/L吲哚乙酸，1mg/L萘乙酸，75mg/L抗坏血酸，75mg/L柠檬酸，30g/L蔗糖，3g/L植物凝胶，1.8g/L 1/2MS培养基，0.8g/L WPM培养基。

上述方案中，本发明提供的干细胞诱导培养基含有吲哚乙酸、萘乙酸和激动素，可引导经过渗透剂影响的干细胞快速恢复生长，同时抗坏血酸和柠檬酸还可产生协同抗氧化的作用，及时清除不利于干细胞生长的自由基。该诱导培养基中各个成分协同作用，能够促使干细胞在初期快速生长。

本发明的进一步方案为：步骤(3)中，所述干细胞扩繁培养基包括2-4mg/L2,4-二氯苯氧乙酸，1-3mg/L萘乙酸，0.8-1.2mg/L激动素，20-60g/L蔗糖，1-6g/L植物凝胶，1-2.4g/L 1/2MS培养基和0.6-1.4g/L WPM培养基；优选的，干细胞扩繁培养基包括3mg/L 2,4-二氯苯氧乙酸，2mg/L萘乙酸，1mg/L激动素，35g/L蔗糖，3g/L植物凝胶，1.8g/L 1/2MS培养基和0.8g/L WPM培养基。

本发明的进一步方案为：干细胞诱导培养基和干细胞扩繁培养基的pH为5.6-6.0。所述诱导培养基和扩繁培养基使用NaOH或KOH调节pH。

本发明的进一步方案为：步骤(4)和(5)中，所述干细胞液体培养基包括2-4mg/L2,4-二氯苯氧乙酸，1-3mg/L赤霉素，0.8-1.2mg/L激动素，20-60g/L蔗糖，1-2.4g/L 1/2MS培养基和0.6-1.4g/L WPM培养基；优选的，干细胞液体培养基包括3mg/L 2,4-二氯苯氧乙酸，2mg/L赤霉素，1mg/L激动素，35g/L蔗糖，1.8g/L 1/2MS培养基和0.8g/L WPM培养基。

本发明的进一步方案为：步骤(3)中，人参不定根根尖部分在干细胞诱导培养基和干细胞扩繁固体培养基上，在20-25℃下，分别避光培养25-35天。

上述方案中，目前不定根一般是由人参愈伤组织诱导产生的，需要先诱导产生愈伤组织，再诱导产生不定根，所需的实验周期长，操作步骤复杂，污染风险较高的问题。另外，在诱导愈伤组织产生不定根的过程中，人参组织的代谢程度较高，使得其中所产生皂苷含量降低，使得由愈伤组织诱导培养获取的人参难以满足临床应用等需求。

上述方案中，鉴于成熟人参参龄较长，成熟度高，不易再进行分化，目前还没有可以直接从成熟人参诱导不定根的报道。而本发明的发明人在试验中意外发现可在特定诱导培养基上将成熟人参切片可以直接诱导产生不定根。因此省略了诱导愈伤组织的中间步骤，可以直接从成熟参一步诱导得到不定根，在简化诱导步骤、缩短诱导时间的同时，也避免了愈伤组织从生成至分化的代谢过程所导致皂苷含量下降的问题。

本发明的进一步方案为：步骤(1)中，所述不定根诱导培养基包括1-6mg/L萘乙酸，0.1-0.6mg/L激动素，0.2-1mg/L赤霉素，0.075-1.5g/L柠檬酸，0.03-1g/L抗坏血酸，20-60g/L蔗糖，1-6g/L植物凝胶，1-4g/L B5培养基和1-2.4g/L WPM培养基。优选的，所述不定根诱导培养基包括4mg/L萘乙酸，0.6mg/L赤霉素，0.4mg/L激动素，0.1g/L柠檬酸，0.05g/L抗坏血酸，30g/L蔗糖，3g/L植物凝胶，1.55g/L B5培养基和1.21g/L WPM培养基。

上述方案中，萘乙酸是植物生长调节剂，赤霉素是植物激素，共同作用时促进不定根形成。激动素为一种细胞分裂素，可以促进细胞的分裂。柠檬酸和抗坏血酸能够产生协同抗氧化的作用，防止成熟人参离体组织褐变，有利于从成熟参离体组织直接诱导不定根。诱导培养基中各个成分协同作用，最终实现了从成熟参的各个部分直接诱导产生不定根，而不需要诱导愈伤组织的中间步骤。上述优选成分配比下的诱导培养基，对成熟参的产生不定根的诱导效果最好，产生的不定根数量多，质量好，有利于下一步扩繁，提高不定根中的活性成分含量。

需要说明的是本发明中，WPM培养基、B5培养基、1/2MS培养基等为现有技术中已知的培养基。

1/2MS培养基

成分(mg/L)：硝酸钾950，硝酸铵825，二水氯化钙220，硫酸镁185，磷酸二氢钾85，硫酸锰11.15，硫酸锌4.3，硼酸3.1，碘化钾0.415，钼酸钠0.125，硫酸铜0.0125，氯化钴0.0125，乙二胺四乙酸二钠37.3，硫酸亚铁27.8，肌醇100，甘氨酸2，盐酸0.5，盐酸吡哆醇0.5，盐酸硫铵0.1。

B5培养基

成分(mg/L)：硝酸钾KNO₃ 2500，MgSO₄·7H₂O 250，CaCl₂·2H₂O 150，(NH₄)₂SO₄134，NaH₂PO₄.H₂O 150，KI 0.75，H₃BO₃ 3.0，MnSO₄·4H₂O 10，ZnSO₄·7H₂O 2.0，Na₂MoO₄·2H₂O 0.25，CoCl₂·6H₂O 0.025，CuSO₄·5H₂O 0.025，Na₂-EDTA 37.3，FeSO₄·7H₂O 27.8，肌醇100，烟酸1.0，盐酸吡哆醇1.0，盐酸硫铵10。

木本植物用培养基(WPM，Woody Plant medium)

成分(mg/L)：硝酸铵400，四水硝酸钙556，硫酸钾990，无水氯化钙72，磷酸二氢钾170，二水钼酸钠0.25，无水硫酸镁180，一水合硫酸锰22.4，七水合硫酸锌8.6，五水合硫酸铜0.25，七水合硫酸亚铁27.8，乙二胺四乙酸二钠37.3，肌醇100，维生素B1 1，烟酸0.5，维生素B6 0.5，甘氨酸2，pH 5.2。

N6培养基

成分(mg/L)：硝酸钾2800，硫酸铵463，硫酸二氢钾400，七水合硫酸镁185，二水合氯化钙165，乙二胺四乙酸二钠37.3，七水合硫酸亚铁27.8，水合硫酸锰4.4，七水合硫酸锌1.5，硼酸1.6，碘化钾0.8，维生素B1 1.0，维生素B6 0.5，盐酸0.5，甘氨酸2.0，蔗糖2000，pH为5.8(25℃)。

本发明的进一步方案为：步骤(1)中，所述将扩繁获得的人参不定根接种到液体培养基包括：将扩繁获得的人参不定根剪切成小段，接种至液体培养基中，并在22±1℃和110-130rpm条件下于摇床上培养3～4周获得不定根。

本发明的进一步方案为：步骤(1)中，所述将扩繁获得的人参不定根接种到液体培养基还包括：将所述摇床上培养3～4周的不定根接种至含有液体培养基的生物反应装置中继续避光培养3～4周，所述生物反应装置的通气量为0.01-0.4vvm，培养温度为22±1℃；优选的，通气量为0.15-0.25vvm。

上述方案中，灭菌的液体培养基的体积占生物反应装置容积的20％-80％；接种的不定根的质量占液体培养基体积的0.5％-2.5％。所述生物反应装置用于培养人参不定根，包括：罐体，所述罐体的顶部设置有可开闭的盖体，盖体上或罐体的顶部设有排气装置；所述罐体的底部设置有至少两个进气装置，空气经进气装置进入罐体内部。

上述方案中，生物反应装置的罐体内部中空，用于盛放液体培养基。生物反应装置可以由任意适于制备发酵罐的、可用于高温灭菌的材质制成，例如玻璃、不锈钢、耐高温塑料等；优选不锈钢材质，经久耐用，使用寿命长。罐体顶部的盖体可以打开或者关闭，用于向内添加液体培养基，液体培养基加入后盖体与罐体密封连接。罐体的底部具有至少两个进气装置，从不同位置向罐体内通入无菌空气，从而保证罐内的培养物与空气能够充分接触，并且生长均匀，有利于促进不定根快速生长。

上述方案中，本发明通提供的生物反应装置的容积为1-50L，优选2-20L，优选3-10L，优选5L。

所述生物反应装置的进一步的方案为：所述罐体的底部中心设有出料口，所述进气装置围绕出料口间隔均匀分布；优选的，所述罐体的底壁的高度由四周向中心逐渐降低，形成上大下小的倒锥形；所述出料口设置在中心最低的位置，所述进气装置围绕出料口间隔均匀分布在由四周向中心逐渐降低的底壁上。

所述生物反应装置的进一步的方案为：进气装置设置在上大下小的倒锥形的罐体底壁斜面上，如此，进入的气体不会垂直上升，进一步的，两个及两个以上的进气装置围绕中心间隔均匀地分布，有利于空气在罐体内均匀分布，有利于罐体内的不定根生长均匀。

所述生物反应装置的进一步的方案为：生物反应装置还包括支撑结构，用于支撑罐体竖直放置在平面上。具体的，支撑结构包括支撑脚，所述支撑脚与罐体的下部连接或者一体设置，罐体通过支撑脚放置在平面或平台上。优选的，罐体锥形的底部位于支撑脚围成的空间内。

所述生物反应装置的进一步的方案为：所述进气装置包括进气口、进气管和空气过滤器，所述进气口位于罐体的底壁上，所述进气管与进气口密封连接，所述空气过滤器设置在进气管上过滤所经空气。

所述生物反应装置的进一步的方案为：所述排气装置包括排气口、排气管和过滤装置，所述排气口设置在盖体上或罐体的顶部，所述排气管与排气口密封连通管，所述过滤装置设置在排气管上；优选的，所述过滤装置为空气过滤器或液体过滤器。

作为一种优选的实施方式，排气口设置在盖体的中心。

上述方案中，排气管上设置的过滤装置为空气过滤器时，可以防止外部的空气从顶部进入，保证罐体内的无菌培养环境。另外，当排气管上的过滤装置更换为液体过滤器时，可以实现从顶部添加液体。

所述生物反应装置的进一步的方案为：所述盖体上或者罐体的顶部设有接种口，用于接种。

所述生物反应装置的进一步的方案为：所述罐体上设置有多个透明的观察窗；优选的，所述的观察窗设置在罐体的中部和/或下部的侧壁上。

上述方案中，当罐体采用不透明的不锈钢材质时，设置的不同位置的多个透明观察窗可以从不同角度观察罐体内部，及时掌握罐体内干细胞的生长情况。

进一步的方案，所述罐体上还设置有把手；优选的，把手至少包括两个。

上述方案中，罐体上设置的把手可以对称设置，便于使用者方便地拿取和移动生物反应装置。

本发明的进一步方案为：步骤(1)中，所述切片为宽0.5-0.7cm、长0.5-0.7cm和厚0.2-0.5mm的薄片；所述成熟人参的参龄为3年以上，优选的，成熟人参的参龄为6年以上。

作为一种优选的实施方案，所述成熟人参为百年人参。

百年人参在自然界非常罕见，具有很高的食用、药用价值，可补五脏，安精神，定魂魄，止惊悸，除邪气，明目，开心益智；其价值远大于种植的参龄短的人参。本发明不需要诱导愈伤组织的中间步骤，可以直接从百年人参切块直接一步诱导获得不定根，不但可以简化诱导步骤、缩短诱导时间，还可以获得母本百年老参中特有的功能成分，从而获得营养价值更好的不定根。

进一步的方案，将所述成熟人参的主根部、或芦头、或艼部、或支根、或须根清洗消毒，切片，接种到诱导培养基中诱导出人参不定根。

上述方案中，人参的不同部位所含皂苷的含量多有不同，其中以其根系部位含量最高，因此优选此部位制成切片，以期提高诱导生成不定根中的皂苷含量。

进一步的方案，所述人参选自野山参、移山参，林下参，园参；优选的，所述人参为野山参。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1.本发明提供的利用生物反应装置培养人参干细胞的方法，采用改进结构的生物反应装置，通气均匀且充足，有利于干细胞的快速生长，扩大生产；

2.本发明提供的利用生物反应装置培养人参干细胞的方法，将采用一步法制备的人参不定根置于渗透剂溶液中低温处理，使不耐高渗溶液的细胞死亡，仅干细胞生长，从而分离得到干细胞，并且配合组分比例适宜的干细胞诱导培养基和干细胞扩繁培养基，干细胞生长速度极快，获得的人参干细胞中活性成分含量有所提高；

3.本发明提供的利用生物反应装置培养人参干细胞的方法，实现了采用一步法，将成熟人参的各部分处理后接种到诱导培养基中直接诱导出人参不定根，不需要诱导愈伤组织的中间步骤，可以简化诱导步骤、缩短诱导时间，降低污染风险；

4.本发明提供的利用生物反应装置培养人参干细胞的方法，在一步法培养人参不定根的过程中，所述不定根液体培养基在多种培养基和生长素存在的情况下，结合细胞分裂素6-苄氨基腺嘌呤和赤霉素对不定根生长的拮抗作用，有效压抑了人参细胞的脱分化过程，使制备过程不形成愈伤组织而直接生成不定根，得到皂苷含量较高的不定根的同时可将增长倍数控制在相对稳定的水平。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1是采用本发明实施例1诱导培养基诱导不定根的示意图；

图2是采用对比例1的诱导培养基诱导不定根的示意图；

图3是本发明的生物反应装置的结构示意图。

图中主要部件为：1—罐体，2—盖体，3—排气装置，4—进气装置，5—出料口，6—进气管，7—空气过滤器，8—排气管，9—过滤装置，10—观察窗，11—把手，12—支撑脚。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图3所示，本发明提供一种生物反应装置，用于培养人参不定根，包括：罐体1，所述罐体1的顶部设置有可开闭的盖体2，盖体2上或罐体1的顶部设有排气装置3；所述罐体1的底部设置有至少两个进气装置4，空气经进气装置4进入罐体1内部。

本发明的生物反应装置，是一种小型生物反应器，结构简单，便于操作，利用该生物反应装置可以方便的生产人参干细胞，且干细胞增长快，增长倍数高。

本发明中，罐体1内部中空，用于盛放液体培养基。生物反应装置可以由任意适于制备发酵罐的、可用于高温灭菌的材质制成，例如玻璃、不锈钢、耐高温塑料等；优选不锈钢材质，经久耐用，使用寿命长。罐体1顶部的盖体2可以打开或者关闭，用于向内添加液体培养基，液体培养基加入后盖体2与罐体1密封连接。罐体1的底部具有至少两个进气装置4，从不同位置向罐体1内通入无菌空气，从而保证罐内的培养物与空气能够充分接触，并且生长均匀，有利于促进不定根快速生长。

所述罐体1的底部中心设有出料口5，所述进气装置围绕出料口5间隔均匀分布；

优选的，所述罐体1的底壁的高度由四周向中心逐渐降低，形成上大下小的倒锥形；所述出料口5设置在中心最低的位置，所述进气装置4围绕出料口5间隔均匀分布在由四周向中心逐渐降低的底壁上。

本发明中，进气装置4设置在上大下小的倒锥形的罐体1底壁斜面上，如此，进入的气体不会垂直上升，进一步的，两个及两个以上的进气装置4围绕中心间隔均匀地分布，有利于空气在罐体1内均匀分布，有利于罐体1内的干细胞生长均匀。

本发明的生物反应装置还包括支撑结构，用于支撑罐体1竖直放置在平面上。具体的，支撑结构包括支撑脚12，所述支撑脚12与罐体1的下部连接或者一体设置，罐体1通过支撑脚12放置在平面或平台上。优选的，罐体1锥形的底部位于支撑脚12围成的空间内。

所述进气装置4包括进气口、进气管6和空气过滤器7，所述进气口位于罐体1的底壁上，所述进气管6与进气口密封连接，所述空气过滤器7设置在进气管6上过滤所经空气。

所述排气装置3包括排气口、排气管8和过滤装置9，所述排气口设置在盖体2上或罐体1的顶部，所述排气管8与排气口密封连通管，所述过滤装置9设置在排气管8上；

优选的，所述过滤装置9为空气过滤器7或液体过滤器。

作为一种优选的实施方式，排气口设置在盖体2的中心。

上述方案中，排气管8上设置的过滤装置9为空气过滤器7时，可以防止外部的空气从顶部进入，保证罐体1内的无菌培养环境。另外，当排气管8上的过滤装置9更换为液体过滤器时，可以实现从顶部添加液体。

所述盖体2上或者罐体1的顶部设有接种口，用于接种。

所述罐体1上设置有多个透明的观察窗10；

所述的观察窗10设置在罐体1的中部和/或下部的侧壁上。

当罐体1采用不透明的不锈钢材质时，设置的不同位置的多个透明观察窗10可以从不同角度观察罐体1内部，及时掌握罐体1内人参干细胞的生长情况。

所述罐体1上还设置有把手11；优选的，把手11至少包括两个。

罐体1上设置的把手11可以对称设置，便于使用者方便地拿取和移动生物反应装置。

实施例1

本实施例中，采用一步法和特定的液体培养基培养制取人参不定根，具体包括如下步骤：

(1)不定根的诱导

将20年龄的野山参，去掉芦头，艼部，主根部清洗、消毒除菌后，切成宽0.6cm、长0.7cm和厚0.3mm的薄片，接种到诱导培养基中，22±1℃条件下暗培养4～5周诱导出山参不定根；其中，诱导培养基包括4mg/L萘乙酸，0.6mg/L赤霉素，0.4mg/L激动素，0.1g/L柠檬酸，0.05g/L抗坏血酸，30g/L蔗糖、3g/L植物凝胶，1.55g/L B5培养基和1.21g/L WPM培养基，pH值为5.8。

(2)不定根的继代培养

将步骤(1)获得的山参不定根接种到与步骤(1)中相同的诱导培养基中，相同条件下暗培养4～5周；

(3)不定根的培养

将步骤(2)获得的山参不定根，剪切成长度为1cm左右的组织，接种到液体培养基中，22±1℃条件下在摇床上培养3～4周获得不定根；其中，液体培养基为含有4mg/L吲哚丁酸，0.1g/L柠檬酸，0.05g/L抗坏血酸，1/2MS培养基和30g/L蔗糖，pH值为5.8。

本实施例中，步骤(1)中诱导培养基上产生的不定根如图1所示，其中，A为培养1周的照片，B为培养3周的照片，C为培养5周的照片。可见，5周后，成熟野山参切片上直接诱导产生了不定根。

实施例2

本实施例中，采用一步法和特定的液体培养基培养制取人参不定根，具体包括如下步骤：

(1)不定根的诱导

将6年龄的园参的芦头清洗、消毒除菌后，切成宽0.5cm、长0.6cm和厚0.3mm的薄片，接种到诱导培养基中，22±1℃条件下暗培养4～5周诱导出不定根；其中，诱导培养基包括6mg/L萘乙酸，0.2mg/L赤霉素，0.4mg/L激动素，1.2g/L柠檬酸，0.1g/L抗坏血酸，20g/L蔗糖、5g/L植物凝胶，4g/L B5培养基和1.8g/L WPM培养基，pH值为5.6。

(2)不定根的继代培养

将步骤(1)获得的不定根接种到与步骤(1)中相同的诱导培养基中，相同条件下暗培养4～5周；

(3)不定根的培养

将步骤(2)获得的不定根，剪切成长度为1cm左右的组织，接种到液体培养基中，22±1℃条件下在摇床上培养3～4周获得不定根；其中，液体培养基含有4mg/L吲哚丁酸，0.1g/L柠檬酸，0.05g/L抗坏血酸，1/2MS培养基和30g/L蔗糖，pH值为5.6。

与实施例1结果类似，本实施例步骤(1)中可以一步诱导产生不定根。

实施例3

本实施例中，采用一步法和特定的液体培养基培养制取人参不定根，具体包括如下步骤：

(1)不定根的诱导

将10年龄的林下参的艼部清洗、消毒除菌后，切成宽0.7cm、长0.7cm和厚0.5mm的薄片，接种到诱导培养基中，22±1℃条件下暗培养4～5周诱导出不定根；其中，诱导培养基包括5mg/L萘乙酸，1mg/L赤霉素，0.1mg/L激动素，0.75g/L柠檬酸，0.03g/L抗坏血酸，40g/L蔗糖、4g/L植物凝胶，2g/L B5培养基和1g/L WPM培养基，pH值为6.0。

(2)不定根的继代培养

将步骤(1)获得的不定根接种到与步骤(1)中相同的诱导培养基中，相同条件下暗培养4～5周；

(3)不定根的培养

将步骤(2)获得的不定根，剪切成长度为2cm左右的组织，接种到液体培养基中，22±1℃条件下在摇床上培养3～4周获得不定根；其中，液体培养基含有4mg/L吲哚丁酸，0.1g/L柠檬酸，0.05g/L抗坏血酸，WPM培养基和30g/L蔗糖，pH值为6.0。

与实施例1结果类似，本实施例步骤(1)中可以一步诱导产生不定根。

实施例4

本实施例中，采用一步法和特定的液体培养基培养制取人参不定根，具体包括如下步骤：

(1)不定根的诱导

将15年龄的移山参的主根部清洗、消毒除菌后，切成宽0.5cm、长0.6cm和厚0.4mm的薄片，接种到诱导培养基中，22±1℃条件下暗培养4～5周诱导出山参不定根；其中，诱导培养基包括1mg/L萘乙酸，0.5mg/L赤霉素，0.6mg/L激动素，1.5g/L柠檬酸，1g/L抗坏血酸，50g/L蔗糖、6g/L植物凝胶，1g/L B5培养基和2.4g/L WPM培养基，pH值为5.7。

(2)不定根的继代培养

将步骤(1)获得的山参不定根接种到与步骤(1)中相同的诱导培养基中，相同条件下暗培养4～5周；

(3)不定根的培养

将步骤(2)获得的山参不定根，剪切成长度为1cm左右的组织，接种到液体培养基中，22±1℃条件下在摇床上培养3～4周获得不定根；其中，液体培养基含有4mg/L吲哚丁酸，0.1g/L柠檬酸，0.05g/L抗坏血酸，B5培养基和30g/L蔗糖，pH值为5.7。

与实施例1结果类似，本实施例步骤(1)中可以一步直接诱导产生不定根。

实施例5

本实施例中，采用一步法和特定的液体培养基培养制取人参不定根，具体包括如下步骤：

(1)不定根的诱导

将百年野山参，去掉芦头，艼部，主根部清洗、消毒除菌后，切成宽0.6cm、长0.7cm和厚0.3mm的薄片，接种到诱导培养基中，22±1℃条件下暗培养4～5周诱导出山参不定根；其中，诱导培养基包括4mg/L萘乙酸，0.6mg/L赤霉素，0.4mg/L激动素，0.1g/L柠檬酸，0.05g/L抗坏血酸，30g/L蔗糖、3g/L植物凝胶，1.55g/L B5培养基和1.21g/L WPM培养基，pH值为5.8。

(2)不定根的继代培养

将步骤(1)获得的山参不定根接种到与步骤(1)中相同的诱导培养基中，相同条件下暗培养4～5周；

(3)不定根的培养

将步骤(2)获得的山参不定根，剪切成长度为1cm左右的组织，接种到液体培养基中，22±1℃条件下在摇床上培养3～4周获得不定根；其中，液体培养基为含有4mg/L吲哚丁酸，0.1g/L柠檬酸，0.05g/L抗坏血酸，1/2MS培养基和30g/L蔗糖，pH值为5.8。

与实施例1结果类似，本实施例步骤(1)中可以一步直接诱导产生不定根。

实施例6

本实施例是在实施例1的基础上进一步结合生物反应装置制取人参不定根，将实施例1步骤(3)制得的不定根继续进行如下处理：

将液体培养基加入生物反应装置的罐体内(容积为5L)，生物反应装置中液体培养基的体积占其容积的60％；121℃灭菌20min后，备用；

将实施例1获得的山参不定根，剪切成长度为1cm左右的组织；接种到生物反应装置的液体培养基中，接种的不定根的质量占液体培养基体积的1.5％；生物反应装置通气，通气量为0.05vvm，22±1℃条件下暗培养3～4周，获得不定根。

本实施例中所用的液体培养基同实施例1。

实施例7-16

实施例7-16是在实施例1的基础上，将步骤(3)中的液体培养基替换为含有10-55g/L蔗糖，0.6-1.6g/L B5培养基，0.3-1.2g/L 1/2MS培养基，0-5.4mg/L 6-苄氨基腺嘌呤，0-5.4mg/L萘乙酸，0-8mg/L赤霉素，0-5.4mg/L吲哚乙酸，0-5.4mg/L吲哚丁酸的培养基，其pH值为5.8。各实施例中培养基的具体含量比例详见表1。

实施例17

本实施例中，采用由实施例10制取的人参不定根和上述提供的生物反应装置进行人参干细胞的培养，具体包括如下步骤：

(1)采用实施例10制备得到的人参不定根；

(2)取0.5mm人参不定根的根尖部分，放入到1mol/L的蔗糖溶液中，4℃冰箱6小时后取出；

(3)将处理的根尖放入到干细胞诱导培养基中，干细胞诱导培养基包括：1mg/L激动素，2.5mg/L吲哚乙酸，1.0mg/L萘乙酸，75mg/L抗坏血酸，75mg/L柠檬酸，30g/L蔗糖，3g/L植物凝胶，1.8g/L 1/2MS培养基，0.8g/L WPM培养基，pH为5.8；在22±2℃下，避光培养25-35天；然后收集长出的干细胞，转入干细胞扩繁固体培养基中，在22±2℃下，继续避光培养25-35天，使其进入到快速增长时期；干细胞扩繁固体培养基包括3mg/L 2,4-二氯苯氧乙酸，2mg/L萘乙酸，1mg/L激动素，35g/L蔗糖，3g/L植物凝胶，1.8g/L 1/2MS培养基和0.8g/LWPM培养基，pH为5.8；

(4)收集(3)中得到的人参干细胞，接种到含干细胞液体培养基的摇瓶中，120rpm，22±2℃，暗培养；

(5)将干细胞液体培养基加入生物反应装置的罐体内(容积为5L)，生物反应装置中培养基的体积占其容积的70％；121℃灭菌20min后，备用；收集步骤(4)中得到的人参干细胞，接种到含有干细胞液体培养基的生物反应装置中，接种的干细胞的质量占干细胞液体培养基体积的8.0％；通气量为0.15vvm；22℃下避光培养，获得人参干细胞；

所述步骤(4)和(5)中的干细胞液体培养基包括：3mg/L 2,4-二氯苯氧乙酸，2mg/L赤霉素，1mg/L激动素，35g/L蔗糖，1.8g/L 1/2MS培养基和0.8g/L WPM培养基，pH为5.8。

实施例18

本实施例中，采用由实施例11制取的人参不定根和上述提供的生物反应装置进行人参干细胞的培养，具体包括如下步骤：

(1)采用实施例11制备得到的人参不定根；

(2)取0.8mm人参不定根的根尖部分，放入到1mol/L的甘露醇溶液中，6℃冰箱6小时后取出；

(3)将处理的根尖放入到干细胞诱导培养基中，干细胞诱导培养基包括：0.6mg/L激动素，2mg/L吲哚乙酸，0.5mg/L萘乙酸，100mg/L抗坏血酸，50mg/L柠檬酸，20g/L蔗糖，6g/L植物凝胶，2.4g/L 1/2MS培养基，1.4g/L WPM培养基，pH为5.8；在22±2℃下，避光培养25-35天；然后收集长出的干细胞，转入干细胞扩繁固体培养基中，在22±2℃下，继续避光培养25-35天，使其进入到快速增长时期；干细胞扩繁固体培养基包括2mg/L 2,4-二氯苯氧乙酸，3mg/L萘乙酸，1.2mg/L激动素，60g/L蔗糖，1g/L植物凝胶，1g/L 1/2MS培养基和1.4g/LWPM培养基，pH为5.8；

(4)收集(3)中得到的人参干细胞，接种到含干细胞液体培养基的摇瓶中，130rpm，22±2℃，暗培养；

(5)将干细胞液体培养基加入生物反应装置的罐体内(容积为5L)，生物反应装置中培养基的体积占其容积的30％；121℃灭菌20min后，备用；收集步骤(4)中得到的人参干细胞，接种到含有干细胞液体培养基的生物反应装置中，接种的干细胞的质量占干细胞液体培养基体积的2％，通气量为0.05vvm，22℃下避光培养，获得人参干细胞；

所述步骤(4)和(5)中的干细胞液体培养基包括：2mg/L 2,4-二氯苯氧乙酸，3mg/L赤霉素，1.2mg/L激动素，60g/L蔗糖，1g/L 1/2MS培养基和1.4g/L WPM培养基，pH为5.8。

实施例19

本实施例中，采用由实施例14制取的人参不定根和上述提供的生物反应装置进行人参干细胞的培养，具体包括如下步骤：

(1)采用实施例14制备得到的人参不定根；

(2)取0.3mm人参不定根的根尖部分，放入到1mol/L的蔗糖溶液中，1℃冰箱6小时后取出；

(3)将处理的根尖放入到干细胞诱导培养基中，干细胞诱导培养基包括：1mg/L激动素，4mg/L吲哚乙酸，1.5mg/L萘乙酸，25mg/L抗坏血酸，150mg/L柠檬酸，60g/L蔗糖，1g/L植物凝胶，1g/L 1/2MS培养基，0.6g/L WPM培养基，pH为5.8；在22±2℃下，避光培养25-35天；然后收集长出的干细胞，转入干细胞扩繁固体培养基中，在22±2℃下，继续避光培养25-35天，使其进入到快速增长时期；干细胞扩繁固体培养基包括4mg/L 2,4-二氯苯氧乙酸，1mg/L萘乙酸，0.8mg/L激动素，20g/L蔗糖，6g/L植物凝胶，2.4g/L 1/2MS培养基和0.6g/L WPM培养基，pH为5.8；

(4)收集(3)中得到的人参干细胞，接种到含干细胞液体培养基的摇瓶中，130rpm，22±2℃，暗培养；

(5)将干细胞液体培养基加入生物反应装置的罐体内(容积为5L)，生物反应装置中培养基的体积占其容积的50％；121℃灭菌20min后，备用；收集步骤(4)中得到的人参干细胞，接种到含有干细胞液体培养基的生物反应装置中，接种的干细胞的质量占干细胞液体培养基体积的10％，通气量为0.2vvm，22℃下避光培养，获得人参干细胞；

所述步骤(4)和(5)中的干细胞液体培养基包括：4mg/L 2,4-二氯苯氧乙酸，1mg/L赤霉素，0.8mg/L激动素，20g/L蔗糖，6g/L植物凝胶，2.4g/L 1/2MS培养基和0.6g/L WPM培养基，pH为5.8。

实施例20

本实施例中，采用由实施例1制取的人参不定根和上述提供的生物反应装置进行人参干细胞的培养，本实施例的其他实施方式与实施例17相同。

对比例1

本对比例与实施例1的区别在于采用的诱导培养基不同，其他的步骤均参照实施例1实施。本对比例的诱导培养包括：30g/L蔗糖，0.5mg/L激动素，3mg/L吲哚丁酸，1.5mg/L2,4-二氯苯氧乙酸，1/2MS培养基，3g/L植物凝胶，pH值为5.8。

本对比例步骤(1)中诱导培养基上产生的不定根如图2所示，其中，A为培养1周的照片，B为培养3周的照片，C为培养5周的照片。可见，5周后，采用对比例1的培养基无法从成熟野山参切片上直接诱导产生不定根。

对比例2

本对比例与实施例1的区别在于采用的诱导培养基不同，其他的步骤均参照实施例1实施。本对比例的诱导培养包括：30g/L蔗糖，0.5mg/L激动素，3mg/L吲哚丁酸，1/2MS培养基，3g/L植物凝胶，pH值为5.8。

结果，与对比例1图片展示类似，无法从成熟野山参切片上直接诱导产生不定根。

对比例3

本对比例与实施例1的区别在于采用的诱导培养基不同，其他的步骤均参照实施例1实施。本对比例的诱导培养包括：30g/L蔗糖，0.5mg/L激动素，3mg/L吲哚乙酸，WPM，3g/L植物凝胶，pH值为5.8。

结果：第一周，通体颜色变黄，第三周，颜色加深，中部开始变成褐色，第五周，全部变成褐色，并呈干枯状。

试验例1

本试验例对实施例7-16制得的人参不定根的增长倍数和人参皂苷含量进行测定，检测方法如下：

一、人参不定根中人参皂苷的检测方法包括：

(1)原理

试样经提取等前处理后，经C18色谱柱分离，高效液相色谱-紫外检测器检测，外标法定量测定人参皂苷各组分的含量。

(2)试剂

甲醇(CH₄O)：色谱纯 乙腈(C₆H₁₁N)：色谱纯

(3)分析步骤

取混合均匀的试样约6g(精确至0.01g),于150mL研钵中研细，转移到50ml离心管中，加入10ml水混匀，于超声波细胞粉碎机上400W破壁3分钟，在-18℃的冰箱中冷冻3小时。于冻干机冻干48小时，直至杯体外面没有水珠为止。

样品在研钵上研细，准确称取50mg于10ml离心管中，加入70％甲醇溶液，涡旋。于超声振荡器上超声10分钟，重复两次，过滤备用。

(4)仪器参考条件

A)色谱柱：C18柱，柱长150mm，柱内径4.6mm，柱填料粒径5μm，或相当者；

B)流动相：a：乙腈，b：水过0.45μm微孔滤膜过滤；

C)流速：0.7mL/min；梯度洗脱程序：0～13min，23％～46％乙腈，体积流量0.7mL/min；13～33min，46～68％乙腈，体积流量0.7mL/min；33～46.5min，68～85％乙腈，体积流量0.7mL/min；

D)柱温:30℃；

E)检测波长:203nm；

F)进样体积:10μL。

(5)分析结果的表述

试样中人参皂苷各组分的含量按式(1)计算:

式中:

X——试样中人参皂苷各组分的含量，单位为毫克每千克(mg/kg)或毫克每升(mg/L)；

A1——试样中人参皂苷各组分的峰面积

A2——标准品中人参皂苷各组分的峰面积

ρ——标准品中人参皂苷各组分的浓度(ug/ml)

V——试样溶液的最终定容体积，单位为毫升(mL)；

M——试样质量，单位为克(g)；

试样中人参皂苷的含量将各组分相加既得。

试样中人参皂苷的含量是将检测的各组分相加得到的总和。

二、增长倍数的计算方式如下：

增长倍数＝生长结束后的不定根的重量/接种的不定根种子的重量。

检测结果如表1所示：

表1

由表1可知，上述实施例所提供不定根的增长倍数之间的差异较为稳定，说明本发明所提供的液体培养基所制成的不定根具有较为稳定的产出质量。具体根据实施例8和实施例11的记载，在实施例11中去掉吲哚丁酸IBA成分并且碳源浓度较低的情况下，与实施例8中高浓度碳源的培养基所制得的不定根增长倍数仍相同，而实施例11的吲哚乙酸IAA含量较高，并且苄赤混剂中赤霉素的占比相比实施例8下降，使得实施例11的不定根反而具有更高的皂苷含量，说明苄赤混剂的拮抗与吲哚乙酸产生的协同效果有助于提高不定根的皂苷。实施例12则是去掉了苄赤混剂成分，由于缺乏赤霉素对不定根的抑制，使得其增长倍数有了较大增长，但由于细胞分裂素6-苄氨基腺嘌呤6-BA的缺失，使得最终产出的皂苷含量低于实施例11的不定根，进一步证明了苄赤混剂成分对不定根皂苷含量的影响。而实施例13则在去掉萘乙酸成分的基础上进一步降低苄赤混剂中赤霉素含量，其所得到的不定根增长倍数由于赤霉素的占比下降而有所提高，但由于萘乙酸对mRNA选择性表达的决定性因素，使得缺失萘乙酸的培养基所制取的不定根在皂苷含量上有了较大的下降。实施例16则是去掉了液体培养基中的吲哚乙酸，如上文所述，苄赤混剂的拮抗无法与吲哚乙酸产生协同效果，导致皂苷含量的降低。

本实验例中，采用实施例11、14配比的液体培养基时，不定根中的增长倍数相对稳定，同时具有较高的皂苷总量，而实施例10的增长倍数虽然较大，但其皂苷含量相对也较高，在对不定根进行后续干细胞的培养的情况下，可部分忽略增长倍数的影响，优选采用皂苷总量更高的实施例10、11和14。其中，实施例10和14为综合最佳。

试验例2

本试验例将实施例17-20制备得到的野山参不定根干细胞和实施例1中所用的野山参切片分别进行皂苷检测。

检测方法如下所示：

(1)原理

试样经提取等前处理后，经C18色谱柱分离，高效液相色谱-紫外检测器检测，外标法定量测定人参皂苷各组分的含量。

(2)试剂

甲醇(CH₄O)：色谱纯 乙腈(C₆H₁₁N)：色谱纯

标准试剂：人参皂苷Re、Rg1、Ra3、Rb1、Rf、Rb2、Rb3、F3、Rg2、Rd、F1

(3)分析步骤

人参干细胞样品制备：

将实施例17-20得到的样品用水清洗三次、在研钵中磨碎成糊状、超声破壁、冻干后，样品在研钵上研细，准确称取50mg于10ml离心管中，加入70％甲醇溶液，涡旋。于超声振荡器上超声10分钟，重复两次，过滤备用。后与不定根检测方法相同。

野山参样品制备：

将野山参切片样品用水清洗三次、在研钵中磨碎成糊状、超声破壁、冻干后，样品在研钵上研细，准确称取50mg于10ml离心管中，加入70％甲醇溶液，涡旋。于超声振荡器上超声10分钟，重复两次，过滤备用。

标准品制备：

储备液的配制(0.8mg/ml)：分别称取8.00mg人参皂苷Re、Rg1、Ra3、Rb1、Rf、Rb2、Rb3、F3、Rg2、Rd、F1共11种标品于10ml容量瓶中，用优级纯甲醇定容。

使用液的配制(32ug/ml)：准确吸取1ml储备液的配制(0.8mg/ml)于25ml的容量瓶中，用优级纯甲醇定容，经过0.22um的有机滤膜过滤，备用。

(4)仪器参考条件

A)色谱柱：C18柱，柱长150mm，柱内径4.6mm，柱填料粒径5μm，或相当者；

B)流动相：a：乙腈，b：水过0.45μm微孔滤膜过滤；

C)流速：0.7mL/min；梯度洗脱程序：0～13min，23％～46％乙腈，体积流量0.7mL/min；13～33min，46～68％乙腈，体积流量0.7mL/min；33～46.5min，68～85％乙腈，体积流量0.7mL/min；

D)柱温：30℃；

E)检测波长：203nm；

F)进样体积：10μL。

(5)分析结果的表述

试样中人参皂苷各组分的含量按式(1)计算:

式中：

X——试样中人参皂苷各组分的含量，单位为毫克每千克(mg/kg)或毫克每升(mg/L)；

A1——试样中人参皂苷各组分的峰面积

A2——标准品中人参皂苷各组分的峰面积

ρ——标准品中人参皂苷各组分的浓度(ug/ml)

V——试样溶液的最终定容体积，单位为毫升(mL)；

M——试样质量，单位为克(g)；

试样中人参皂苷的含量是将检测的各组分相加得到的总和。

检测结果如表2所示：

表2

由以上结果可以看出，与成熟野山参切片相比，本发明培养的野山参不定根干细胞中各种人参皂苷的含量均有所提高，而在生物反应装置的加成效果下，人参皂苷总含量得到了进一步的提高。因此，本发明的人参干细胞的培养方法步骤简便，适于扩大生产，且活性成分含量高。

需要说明的是，由于在液相检测时，有的人参皂苷峰比较接近，无法分离，因此在表中有的人参皂苷混合计算。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (17)

1.一种利用生物反应装置培养人参干细胞的方法，其特征在于，包括：

(1) 将成熟人参清洗消毒，切片，接种到不定根诱导培养基中诱导出人参不定根；将获得的人参不定根再次接种到不定根诱导培养基中继代培养扩繁；然后将扩繁获得的人参不定根接种到液体培养基中培养获得人参不定根；所述不定根诱导培养基的组成为1-6mg/L萘乙酸，0.1-0.6mg/L激动素，0.2-1mg/L赤霉素，0.075-1.5g/L柠檬酸，0.03-1g/L抗坏血酸，20-60g/L蔗糖，1-6g/L植物凝胶，1-4g/L B5培养基和1-2.4g/L WPM培养基；

(2) 将步骤(1)制得的人参不定根取根尖部分，置于渗透剂溶液中处理；

(3) 将步骤(2)经渗透剂溶液处理的人参不定根根尖置于干细胞诱导培养基中培养，然后转入扩繁培养基中培养，获得人参干细胞；所述干细胞诱导培养基的组成为0.6-1mg/L激动素，2-4 mg/L吲哚乙酸，0.5-1.5mg/L萘乙酸，25-100mg/L抗坏血酸，50-150mg/L柠檬酸，20-60g/L 蔗糖，1-6g/L植物凝胶，1-2.4g/L 1/2MS培养基，0.6-1.4 g/L WPM培养基；

所述扩繁培养基的组成为2-4mg/L2,4-二氯苯氧乙酸，1-3mg/L萘乙酸，0.8-1.2mg/L激动素，20-60g/L 蔗糖，1-6g/L植物凝胶，1-2.4g/L 1/2MS培养基和0.6-1.4 g/L WPM培养基；

(4) 将步骤(3)扩繁培养的人参干细胞接种至干细胞液体培养基摇瓶中，以100-140rpm的条件避光培养；所述干细胞液体培养基的组成为2-4mg/L2,4-二氯苯氧乙酸，1-3mg/L赤霉素，0.8-1.2mg/L激动素，20-60g/L 蔗糖，1-2.4g/L 1/2MS培养基和0.6-1.4 g/LWPM培养基；

(5) 将步骤(4)摇瓶培养后的人参干细胞接种至生物反应装置中，避光培养，获得人参干细胞；

所述步骤(1)中所使用的液体培养基的组成为10-55g/L蔗糖，0.6-1.6g/L B5培养基，0.3-1.2g/L 1/2MS培养基，1.8-5.4 mg/L 6-苄氨基腺嘌呤，0.6-5.4 mg/L 萘乙酸， 0.8-8mg/L 赤霉素，0.6-5.4 mg/L吲哚乙酸，0.6-5.4 mg/L 吲哚丁酸。

2. 根据权利要求1所述利用生物反应装置培养人参干细胞的方法，其特征在于，步骤(1)所述液体培养基的组成为15-45g/L蔗糖，0.8-1.3g/L B5培养基，0.5-1.0g/L 1/2MS培养基，1.8-4.2 mg/L 6-苄氨基腺嘌呤，1.8-5.4mg/L 萘乙酸，0.8-8 mg/L 赤霉素，0.6-4.8mg/L吲哚乙酸，0.6-3.6 mg/L吲哚丁酸。

3. 根据权利要求2所述利用生物反应装置培养人参干细胞的方法，其特征在于，步骤(1)所述液体培养基的组成为45g/L蔗糖，1.28g/L B5培养基，0.905g/L 1/2MS培养基，4.2mg/L 6-苄氨基腺嘌呤，3 mg/L 萘乙酸，0.8 mg/L 赤霉素，0.6 mg/L吲哚乙酸，0.6 mg/L吲哚丁酸。

4.根据权利要求1所述利用生物反应装置培养人参干细胞的方法，其特征在于，步骤(5)中，将干细胞接种到生物反应装置的干细胞液体培养基中时，接种的干细胞的质量占干细胞液体培养基体积的1.0%-10.0%；在生物反应装置中进行培养干细胞的通气量为0.02-0.2vvm。

5.根据权利要求4所述利用生物反应装置培养人参干细胞的方法，其特征在于，通气量为0.05-0.15vvm。

6.根据权利要求1所述利用生物反应装置培养人参干细胞的方法，其特征在于，生物反应装置包括罐体，所述罐体的底部包括至少两个进气装置。

7.根据权利要求6所述利用生物反应装置培养人参干细胞的方法，其特征在于，罐体的底壁的高度由四周向中心逐渐降低，形成上大下小的倒锥形；出料口设置在中心最低的位置，进气装置围绕出料口间隔均匀分布在由四周向中心逐渐降低的底壁上。

8.根据权利要求1所述利用生物反应装置培养人参干细胞的方法，其特征在于，步骤(2)中，取人参不定根的根尖部分，置于渗透剂溶液中低温处理1-10小时。

9.根据权利要求8所述利用生物反应装置培养人参干细胞的方法，其特征在于，所述低温温度为1-6℃。

10.根据权利要求9所述利用生物反应装置培养人参干细胞的方法，其特征在于，所述低温温度为4℃。

11.根据权利要求8所述利用生物反应装置培养人参干细胞的方法，其特征在于，所述人参不定根的根尖部分的长度为0.3mm-0.8mm。

12.根据权利要求1所述利用生物反应装置培养人参干细胞的方法，其特征在于，所述渗透剂溶液选自蔗糖溶液、氯化钾溶液、甘露醇溶液中的至少一种。

13.根据权利要求12所述利用生物反应装置培养人参干细胞的方法，其特征在于，所述渗透剂溶液为1mol/L的蔗糖溶液。

14. 根据权利要求1所述利用生物反应装置培养人参干细胞的方法，其特征在于，步骤(3)中，干细胞诱导培养基的组成为1mg/L激动素，2.5 mg/L吲哚乙酸，1mg/L萘乙酸，75mg/L抗坏血酸，75mg/L柠檬酸，30g/L 蔗糖，3g/L植物凝胶，1.8g/L 1/2MS培养基，0.8g/L WPM培养基。

15. 根据权利要求1所述利用生物反应装置培养人参干细胞的方法，其特征在于，步骤(3)中，扩繁培养基的组成为3mg/L 2,4-二氯苯氧乙酸，2mg/L萘乙酸，1mg/L激动素，35g/L蔗糖，3g/L植物凝胶，1.8g/L 1/2MS培养基和0.8 g/L WPM培养基。

16. 根据权利要求1所述利用生物反应装置培养人参干细胞的方法，其特征在于，步骤(4)中，干细胞液体培养基的组成为3mg/L 2,4-二氯苯氧乙酸，2mg/L赤霉素，1mg/L激动素，35g/L 蔗糖，1.8g/L 1/2MS培养基和0.8 g/L WPM培养基。

17.根据权利要求1所述利用生物反应装置培养人参干细胞的方法，其特征在于，步骤(3)中，人参不定根根尖部分在干细胞诱导培养基和扩繁培养基上，在20-25℃下，分别避光培养25-35天。

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