Anthocyanin Production Evaluation Using Plant Cell Cultures. Growth and Viability Analysis at Different Process Conditions

Evaluación de la producción de antocianinas a partir de cultivos celulares vegetales. Análisis de crecimiento y viabilidad según diferentes condiciones de proceso

La comparación entre los modelos estructurados y no estructurados se realizó con el fin de determinar el enfoque matemático que mejor se ajusta a la síntesis biológica de antocianinas de cultivos de células vegetales. Se utilizó un modelo estructurado para la producción de metabolitos secundarios utilizando cultivos celulares de fresa (Fragaria ananassa) teniendo en cuenta la viabilidad celular de las células pigmentadas y no pigmentadas. Además, se evaluó el crecimiento y la producción de antocianinas de suspensiones celulares de uva (Vitis vinifera) mediante un modelo no estructurado. Ambos modelos describieron adecuadamente el crecimiento de las células vegetales y la absorción de sustratos. Sin embargo, la producción de antocianinas está intrínsecamente relacionada con el crecimiento celular, especialmente con su degradación; por lo tanto, se seleccionó el modelo estructurado para describir la producción de este metabolito secundario.

INTRODUCCIÓN

Las antocianinas son pigmentos hidrosolubles responsables del color rojo, púrpura o azul de las flores, semillas, frutos y hojas de las plantas [1]. Las antocianinas pertenecen al grupo de los flavonoides y son glucósidos de antocianidina, es decir, están formadas por una molécula de antocianidina que se une a una molécula de azúcar mediante un enlace glucosídico (Figura 1) [2]. Estos compuestos se utilizan principalmente como aditivos en la industria farmacéutica y alimentaria, o como aditivos. Se ha informado de que las antocianinas hidrolizadas (es decir, las antocianidinas) tienen un efecto positivo que reduce el crecimiento de los tumores [3].

Existen diferentes formas de producir antocianinas de forma natural, pero los cultivos celulares parecen ser la opción más prometedora [3]-[5]. Ofrecen un amplio abanico de posibilidades para la producción a gran escala de productos de alta calidad. Dougall y Weyrauch [4] estudiaron el crecimiento de células de zanahoria con limitaciones en la concentración de fosfato en el medio para la producción de antocianinas. Zhang et al. [3] examinaron el comportamiento del crecimiento de las células de fresa (Fragaria ananassa), la síntesis de antocianinas y el rendimiento de las células pigmentarias en relación con la captación de nutrientes del medio. Hirasuna et al. [5] estudiaron la producción y acumulación de antocianinas utilizando células de cultivo de uva con diferentes cantidades de nutrientes y sustrato. Desde el punto de vista económico, se requiere una alta productividad para obtener un proceso rentable.