Extras din curs

Introducere

Cu ajutorul culturilor de celule din plante se poate obţine o mare varietate de arome caracteristice plantelor de origine.

Aromele ca căpuni, struguri, vanilie, tomate, ţelină, sparanghel, mentă creaţă şi chinina sunt câteva produse secundare care pot fi posibile obiective pentru folosirea industrială a culturilor de celule din plante. Aceste obiective au fost propuse în primăvara anului 1980 când potenţialul industrial al culturilor de celule din plante a devenit pentru prima dată evident. Folosirea industrială a culturilor de celule din plante era posibilă deoarece randamentele mari a unor produse secundare şi posibilitatea de a creşte celulele din plante în bioreactoare de volume mari. Introducerea unei noi tehnologii este în general foarte costisitoare astfel că compuşi principali aleşi sunt de volume mici şi valoare mare. În ciuda eforturilor considerabile şi entuziasmului doar un singur proces a ajuns la producţia comercială, care producea shikonina prin culturi de Lithospermum erythrorhizon (figura 1), cu toate că producţia de berberină şi acid rosmarinic sunt recent descoperite.

Figura 1. Două etape a procesului pentru producţia de shikonin din culturi de Lithospermum erythrorhizon

Motivele pentru acest slab progres sunt numeroase şi sunt relatate la caracteristicile culturilor de celule din plante. Celulele din plante cresc încet şi de aici încolo randamentele celulare sunt mai ridicate, sunt cerute productivităţi globale ce pot fi îmbunătăţite. Cu toate că randamentele ridicate au fost obţinute pentru un număr de produse, majoritatea acestora cu interes comercial, au prezentat dificultăţi de industralizare.

2. PRODUCŢIA DE COMPUŞI AROMATIZANŢI PRIN CULTURI DE CELULE DIN PLANTE

Cea mai mare problemă este creşterea lentă, randamentele scăzute şi dificultăţii privind selecţia şi alegerea celulelor atât în cazul producţiei de arome cât şi a produselor farmaceutice. Multe dintre arome sunt de obicei amestecuri complexe ale căror componente se pot pierde prin volatilizare sau se pot degrada prin procesele de obţinere – separare comparativ cu produsele farmaceutice pentru care se caută de obicei un principiu activ specific. În acest sens s-a pus la punct procese de obţinere a bioaromelor care pot fin împărţite în 3 clase:

1- procese care implică culturi de celule în suspensie;

2- procese care implică culturi cu celule imobilizate;

3- procese care implică culturi cu ţesuturi diferenţiate.

2.1.AROME OBŢINUTE PRIN CULTURI ÎN SUSPENSIE

2.1.1. Chinina

De obicei aromele nu sunt produse în culturi în suspensie, însă în acest caz obţinerea prin biosinteză pare să fie cea mai potrivită, în special în cazul utilizării ca agent amar în băuturile răcoritoaretonice, şi mai puţin în cazul utilizării acestora ca medicament antimalaric. Încă din 1981 s-au pus la punct tehnologii de obţinere a chiniei în suspensii de culturi de Cinchona ledgeriana şi Cinchona succirubra. S-au pus la punct instalaţii de obţinere a chininei cu productivităţi de 50 kg/an cu un randament de 1%.

Unele dintre cele mai interesante exemple de modificări ale alcaloizilor indolici terpenoidici sunt cele ale alcaloizilor ce se găsesc în plante din genul Cinchona (Rubiaceae), chinina, chinidina, cinchonidina şi cinchonina (figura 2), utilizate în trecut pentru proprietăţile lor antimalarice. Aceste structuri sunt remarcabile prin faptul că se pierd nucleele indolice, care sunt rearanjate într-un sistem chinolinic (figura 3). O cale de biosinteză a alcaloizilor chinolinici de tip Corynanthe este prezentată în figura 4. Strictosidina conduce, prin modificări succesive, la o aldehidă, iar hidroliza şi decarboxilarea determină îndepărtarea unui atom de carbon din restul iridoidic, cu obţinerea corynanthealului. La scindarea adiacentă atomului de azot şi legarea acestuia la funcţia acetaldehidică se obţine un intermediar de tip cinchonaminic. Deschiderea heterociclului indolic va genera noi funcţii aminică şi cetonică. Noul heterociclu va rezulta prin condensarea grupării aminice cu gruparea aldehidică rezultată la scindarea lanţului din triptamină. La reducerea grupării cetonice se obţine cinchonidina sau cinchonina. Hidroxilarea şi metilarea în stadiile ulterioare ale biosintezei va conduce la chinină şi chinidină. Chinina şi chinidina, respectiv cinchonidina şi cinchonina, sunt perechi de diastereoizomeri ce prezintă chiralităţi opuse la cele două centre (8 şi 9).