全 文 ：

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Vol.34，Issue 4
February，2009
第 34 卷第 4 期
2009 年 2 月
·研究论文·
培养条件对西洋参悬浮细胞生物量和
活性成分的影响
王 娟 1,2，高文远 2,3*，黄 滔 3，曹 宇 2
（1. 天津中医药大学，天津 300193；2. 天津科技大学 中药生物工程研究所，天津 300457；
3. 天津大学 药物科学与技术学院，天津 300072）
[摘要] 目的：研究主要理化因子对西洋参细胞悬浮培养的影响。方法：利用组织培养技术结合高效液相色谱法和紫外
分光光度法，考察接种量、培养基种类、基质 pH 和光照条件对西洋参悬浮细胞生长，人参皂苷 Re，Rb1以及西洋参多糖含
量的影响。结果：当接种量为 25 g·L-1时，西洋参细胞的干重增殖倍数显著增加；通过考察 MS，SH，B5 3 种培养基对西洋
参细胞的影响，结果表明 MS 培养基最有利于西洋参细胞生长，B5培养基最有利于人参皂苷和西洋参多糖的合成。3 种培养
基中西洋参细胞多糖含量均高于栽培西洋参；pH 变化对西洋参细胞生长影响不大，pH 6.0 时，最有利于人参皂苷 Re 和西
洋参多糖的合成；光照培养显著促进西洋参细胞次生代谢物的合成，但对多糖合成没有太大影响。结论：接种量、培养基种
类、基质 pH 和光照条件对西洋参悬浮细胞生长，人参皂苷 Re，Rb1以及西洋参多糖合成有显著影响。
[关键词] 西洋参；细胞悬浮培养；接种量；培养基；人参皂苷；西洋参多糖

西洋参 Panax quinquefolium L. 原产于美国东
部和加拿大，是五加科人参属植物。现代研究发现，
西洋参能促进血液循环，降低血糖，并且有一定的
抗癌、抗衰老作用。由于西洋参的医疗和保健用途
不断扩大，因而供不应求。为了减轻资源压力，人
们正探索采用生物技术的方法来解决部分资源。国
内外学者对西洋参细胞生产次生代谢产物的研究
有一些报道[1-2]，但是关于西洋参细胞培养中多糖含
量的报道比较少[3]。本实验在西洋参悬浮细胞培养
成功的基础上，进行了几种理化因子对西洋参细胞
生长，人参皂苷和西洋参多糖合成的影响研究。
1 材料与方法
1.1 材料
供试材料为在附加 2，4-D 1 mg·L-1和 KT 0.25
mg·L-1 的基本 MS 液体培养基中继代多次的西洋参
（天津大学高文远教授鉴定）细胞。人参皂苷 Re 对
照品（批号 110754-200421），人参皂苷 Rb1对照品
（批号 110704-200420），葡萄糖对照品（批号

[收稿日期] 2008-06-07
[基金项目] 国家“十一五”科技支撑计划项目 (2006BAI06A16-02)
[通信作者] *高文远，Tel/Fax：（022）87401895，E-mail：pharmgao@tju.
edu.cn
110833-200302）均购自中国药品生物制品检定所。
Agilent1100 高效液相色谱仪（美国安捷伦公
司）；HNY-82 型摇床（天津市欧诺仪器仪表有限
公司）；UV-2000 紫外-可见分光光度计（上海光谱
仪器有限公司）。
1.2 方法
1.2.1 接种量对西洋参细胞培养的影响 将西洋
参悬浮细胞接种到 100 mL三角瓶中继代培养 25 d，
三角瓶内盛有 30 mL 附加 1.0 mg·L-1 2，4-D 和 0.25
mg·L-1 KT 的 MS 培养基，接种量分别为 20，25，
30，35，40，45，50 g·L-1。培养基 pH 灭菌前为 6.0，
摇床转速为 120 r·min-1，每组重复处理 3 瓶。
1.2.2 培养基种类对西洋参细胞培养的影响 将
鲜重 0.75 g 的西洋参悬浮细胞接种到 MS，SH，B5
3 种培养基中继代培养 25 d，培养基附加 1.0 mg·L-1
2，4-D 和 0.25 mg·L-1 KT，100 mL 三角瓶中盛有
30 mL 培养基。培养基 pH 和摇床转速如上，每组
重复处理 3 瓶。
1.2.3 基质 pH 对西洋参细胞培养的影响 将鲜重
0.75 g 的西洋参悬浮细胞接种到 100 mL 三角瓶中
继代培养 25 d，三角瓶内盛有 30 mL 附加 1.0 mg·L-1


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2，4-D 和 0.25 mg·L-1 KT 的 MS 培养基，培养基 pH
灭菌前分别调到 5.0，5.5，6.0，6.5，7.0，摇床转
速如上，每组重复处理 3 瓶。
1.2.4 光照条件对西洋参细胞培养的影响 将鲜
重 0.75 g 的西洋参悬浮细胞接种到 100 mL 三角瓶
中继代培养 25 d，三角瓶内盛有 30 mL 附加 1.0
mg·L-1 2，4-D 和 0.25 mg·L-1 KT 的 MS 培养基，培
养基 pH 和摇床转速如上。一组为正常光照培养（光
强度 1 000 lx），另一组用锡纸包住三角瓶，每组
重复处理 3 瓶。
1.2.5 西洋参细胞干重生长率测定 将收获的西
洋参悬浮细胞置于烘箱中，在 60 ℃下烘 24 h，使
其干燥至恒重，称其干重，并计算其干重生长率：
干重生长率=（收获细胞干重-接种细胞干重）/接种
细胞干重。
1.2.6 人参皂苷 Re，Rb1 含量测定方法 精密称取
0.2 g 左右干燥的西洋参细胞组培物置于 50 mL 具
塞三角瓶中，加入 20 mL 正丁醇，静置过夜，超声
2 次，每次 30 min，过滤，滤液浓缩至干，残渣用
甲醇溶解并定容至 1 mL 量瓶中，用 0.22 μm 微孔
滤膜过滤，得样品供试品溶液。色谱柱为 Kromasil
C18(4.6 mm×250 mm，5 μm)；流动相 A 乙腈，B
水；梯度洗脱程序：0~25 min，A18%~49%；流速
1.0 mL·min-1；检测波长 203 nm；柱温 40 ℃。
1.2.7 西洋参多糖含量测定方法 精密称取 0.2 g
干燥的西洋参细胞组培物加 80%乙醇 20 mL，90 ℃
水浴回流 1 h，重复 1 次，趁热抽滤，滤渣用 80%
热乙醇洗涤。挥干溶剂后，滤渣连同滤纸置于烧杯
中，加 5 mL 蒸馏水，100 ℃水浴浸提 1 h，趁热过
滤，滤渣重复提取 2 次，合并滤液，置于 100 mL
量瓶中，加蒸馏水定容至刻度，摇匀。根据相关文
献[4]，在 480 nm 波长条件下测定吸光度，根据回归
方程 A=0.005 4C+0.019 7，r=0.999 7 计算多糖含量。
1.2.8 统计分析 本研究所有数据均使用 SPSS
11.5 软件进行统计学处理，数据以 x ±s 表示。
2 结果
2.1 接种量对西洋参细胞生长的影响
本实验按 20，25，30，35，40，45，50 g·L-1
接种西洋参悬浮细胞，考察其对西洋参细胞生长的
影响，结果见图 1。接种量 20 g·L-1 时，不利于细胞
的增殖；当接种量为 25～35 g·L-1 时，西洋参细胞
增殖较快，接种量 25 g·L-1 时得到最大的干重生长
率 5.5 倍；随着接种量增加，西洋参细胞干重生长
率下降。

图 1 接种量对西洋参细胞生长的影响

2.2 培养基对西洋参细胞生长及其活性成分含量
的影响
3 种基本培养基对西洋参细胞的影响见表 1。
它们对西洋参细胞生长的影响较为显著，其中 MS
培养基中西洋参细胞干重增殖倍数最大，达到 5.38
倍，B5 培养基中细胞干重增殖倍数最小，仅为 1.16
倍。对于次生代谢物的合成来说，3 种培养基中，
Re 含量均高于 Rb1 含量。在 MS 培养基中 Rb1 含量
最低，Re 含量相对较高；B5 培养基在 3 种培养基
中所含 Re，Rb1 最高，分别为 2.30，1.76 mg·g-1；
SH 培养基所含 Rb1 含量略低于 B5培养基。从多糖
含量可以看出，B5 培养基所含多糖含量最高，达到
10.50%，约为本实验中栽培西洋参的 2.5 倍，3 种
培 养 基 的 多 糖 含 量 均 超 过 栽 培 西 洋 参
（3.99%~4.58%）。
表 1 培养基种类对西洋参细胞影响
培养基
种类
干重增长率
/倍
人参皂苷Re
/mg·g-1
人参皂苷Rb1
/mg·g-1
多糖质量
分数/%
MS 5.38±0.01a 1.78±0.22a 1.02±0.05a 7.33±2.31a
SH 2.24±1.08b 1.68±0.18a 1.62±0.71a 7.08±0.59a
B5 1.16±0.01b 2.30±1.45a 1.76±1.26a 10.50±0.4a
注：5%显著水平，相同字母代表无显著性（表 2，3 同）。

2.3 培养基 pH 对西洋参细胞生长及其有活性分含
量的影响
培养基 pH 对西洋参细胞培养的影响如表 2。
pH变化对西洋参细胞生长影响不大。 pH为 6.0 时，
人参皂苷 Re 含量最高，当 pH 降低或升高后，Re
含量有所下降；对于人参皂苷 Rb1的合成来说，较
低的 pH 得到的 Rb1 含量较高。培养基 pH 对多糖含


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量影响显著，pH 6.0～7.0 时，多糖含量较高。综合
考虑细胞生长和有效成分含量，选择培养基 pH 6.0
较为合适。
表 2 培养基 pH 对西洋参细胞影响
培养基
pH
干重增长率
/倍
人参皂苷Re
/mg·g-1
人参皂苷Rb1
/mg·g-1
多糖
/%
5.0 3.22±0.01a 1.24±0.35a 1.16±0.17a 5.35±0.53a
5.5 3.45±0.28a 2.56±0.21a 1.62±0.33a 3.58±0.01b
6.0
6.5
7.0
3.34±0.01a
3.45±0.01a
3.45±0.46a
3.06±0.44a
2.00±0.23a
1.31±0.26a
1.51±0.18a
0.46±0.22a
0.42±0.15a
6.86±0.02a
5.77±0.43a
6.50±0.98a

2.4 光照和黑暗培养对西洋参细胞生长及其活性
成分含量的影响
光照和黑暗培养对西洋参细胞培养的影响见
表 3。光照培养条件下，细胞干重生长率略低于黑
暗培养，但人参皂苷 Re，Rb1 含量均比黑暗培养条
件下高，其中人参皂苷 Re 含量差异明显，将近 3
倍。对于西洋参多糖的含量来说，2 种培养条件下
差异不显著，且均高于栽培西洋参中多糖含量。
表 3 光照和黑暗培养对西洋参细胞影响
条件 干重增长率
/倍
人参皂苷Re
/mg·g-1
人参皂苷Rb1
/mg·g-1
多糖
/%
光照 3.20±0.01a 2.67±0.10a 1.15±0.02a 6.35±0.32a
黑暗 3.68±0.01a 0.91±0.03b 0.51±0.07a 6.08±0.02a

3 讨论
接种量对组织培养物生长的影响主要是通过
对其生长期的影响而实现的。接种量过低时，延迟
期延长；接种量过多时，对数生长期缩短，从而使
培养物生长速度减慢。本实验结果表明，当接种量
过少时（20 g·L-1），不但细胞生长的延迟期较长，
而且在 1 个培养周期中其增殖倍数也相对较少。但
接种量过多时（40～50 g·L-1），对数生长期缩短，
培养基中营养成分不足，导致细胞生长缓慢，增殖
倍数也相对较低。当接种量适宜时(25 g·L-1)，西洋
参悬浮细胞的增殖倍数最多。
植物组织细胞培养几种常用的培养基主要区
别在于无机盐的种类和含量。MS 培养基无机盐含
量较高，微量元素种类齐全，浓度也高，尤其是氮
源浓度较高，广泛应用于植物细胞培养[5]。B5 培养
基主要特点是铵的浓度低，适用于双子叶植物特别
是木本植物的细胞培养。SH 培养基也是无机盐浓
度较高的培养基。本试验选用上述 3 种培养基培养
西洋参细胞，结果表明 MS 培养基最有利于西洋参
细胞生长；B5 培养基同时得到了最高的多糖和皂苷
含量，这一结果表明较低的总氮浓度有利于多糖和
皂苷的合成[6-7]。SH 培养基也得到了较高的皂苷含
量，这可能与该培养基中高浓度的无机盐有关。研
究发现，3 种培养基中西洋参细胞多糖含量均高于
栽培西洋参，表明西洋参细胞培养物更有利于西洋
参多糖合成。
培养基 pH 直接影响培养物的生长、分化和物
质积累，培养基初始最适 pH 一般为 5~6。关于培
养基 pH 对培养物影响的机制尚不十分清楚。一般
认为它影响培养细胞质膜透性、细胞呼吸代谢、多
胺代谢、蛋白质合成以及营养液离子吸收、胞内离
子竞争[8]。实验表明，pH 过高过低都不利于人参皂
苷 Re 的积累，但较低的 pH 有利于人参皂苷 Rb1
的合成，较高的 pH 有利于多糖的合成。以上结果
可能是因为培养基的 pH 影响了细胞中参与人参皂
苷和西洋参多糖合成的酶的活性，从而促进或者抑
制了它们的合成和积累。
光照通过 2 种方法影响次生代谢物的积累，即
通过光合作用提供能量和光形态发生过程中的信
号机制，在不同植物组织或细胞中，一些次生代谢
物包括黄酮类、蒽醌类、多酚类、萜类等合成受光
照的调节。
冯玲玲[9]在丹参愈伤组织生长的研究中发现光
照促进愈伤组织生长。而在银杏愈伤组织中发现，
光照和黑暗条件下愈伤组织的生长和次生代谢物
的含量没有显著性差异[10]。这可能是因为不同植物
生长和发育受光的调节作用不同引起的，也可能是
因为光质对植物组织培养物的生长和发育的效应
受培养基中成分影响。本研究表明光照显著促进西
洋参细胞次生代谢物的合成，但对多糖合成没有太
大影响。
实验结果表明，在合适的培养条件下，西洋参
细胞培养物中多糖含量高于栽培西洋参，原因可能
是培养基中丰富的碳源以及其他营养成分促进了
多糖的生物合成。这一结果为今后大规模培养西洋
参细胞生产西洋参多糖，开发系列保健品和化妆品
提供了理论依据。


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[参考文献]
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汉：武汉大学，1999.



Effects of culture conditions on biomass and active components of suspension
cells of Panax quinquefolium

WANG Juan1,2，GAO Wenyuan2,3*，HUANG Tao3，CAO Yu2
（1.Tianjin University of Traditional Chinese Medicine，Tianjin 300193, China;
2. Institute of Biological Engineering of Traditional Chinese Medicine，Tianjin University of Science and Technology，
Tianjin 300457, China;
3.The College of Pharmaceutical Science and Technology，Tianjin University，Tianjin 300072，China)

[Abstract] Objective：To study the effects of inoculum, various media, pH value of medium and illumination conditions on
the growth of Panax quinquefolium suspension cells and the synthesis of ginsenosides Re, Rb1 and polysaccharides. Method: The
suspension cells were obtained through tissue culture by manipulation of inoculum, various media, pH value, and illumination
conditions. The contents of ginsenosides Re and Rb1 were determined by HPLC, while the contents of polysaccharide were
determined by ultraviolet spectrophotometry. Result: The growth rate of suspension cells was greatly increased when inoculum
amount was 25 g·L-1. The effect of media MS, SH and B5 on suspension cells was observed. MS medium was favorable for cells
growth, while B5 medium was favorable for the synthesis of ginsenosides and polysaccharides. The polysaccharide content in three
media were higher than that of the cultivations. The pH value showed little influence on the cells growth, medium pH 6.0 enhanced
the synthesis of Re and polysaccharides. Illumination could significantly enhance secondary metabolite biosynthesis of suspension
cells and promoted slightly in polysaccharide synthesis. Conclusion: The inoculum, various media, pH value of medium and
illumination conditions have significant influences on suspension cells growth of P. quinquefolium, secondary metabolite and
polysaccharides synthesis.
[Key words] Panax quinquefolium；cell suspension culture；inoculum；medium；ginsenoside；polysaccharide
[责任编辑 吕冬梅]