Как ферментируется CoQ10?

Коэнзим Q10 (коэнзим Q10, CoQ10) представляет собой жирорастворимое хиноновое соединение. Коэнзим природного происхождения CoQ10 является важным антиоксидантом и переносчиком электронов для человеческого организма. Это важнейшее вещество для дыхания, которое может увеличить поставку внутриклеточного АТФ, уменьшить количество свободных радикалов в организме, противостоять окислению, помочь замедлить старение и улучшить иммунитет организма. Коэнзим Q10 широко используется в пищевой промышленности, медицине, косметике и кормах для скота, а рыночный спрос и технические применения растут.

Существует три основных метода производства коэнзима Q10: один — метод экстракции из тканей растений и животных; второй – метод химического синтеза; и третий — метод экстракции путем микробной ферментации. В настоящее время основным методом производства коэнзима Q10 является метод ферментации, который позволяет не только расширить масштабы производства, но и получить преимущество с точки зрения производительности.

Выбор штаммов

Хотя содержание коэнзима Q10 в микробных клетках в природе велико, продукт его ферментации представляет собой смесь множества гомологов кофермента Q10, что приводит к высокой стоимости очистки коэнзима Q10. Поэтому при ферментативном производстве коэнзима Q10 выбор штаммов-продуцентов является первоочередной задачей. Содержание коэнзима Q10 у фотосинтезирующих бактерий (далее ПСБ), как правило, высокое. По классификации ПСБ принадлежит к порядку Rhodospirillales, порядку Eubacteria, порядку Bacteria, порядку Rhodospirillales и порядку Chlorobacteria. Первые делятся на Rhodothiobacteriaceae и Rhodospirillaceae. Таким образом, бактерии Rhodospirillaceae являются одним из идеальных вариантов для штаммов, продуцирующих кофермент Q10-. Производственная мощность штаммов дикого типа по производству коэнзима Q10 не может удовлетворить производственные потребности, и их можно генетически модифицировать с использованием традиционных методов мутагенеза и генной инженерии.

Оптимизация условий ферментации

Помимо использования теории метаболического контроля для отбора высокопродуктивных мутантов или создания рекомбинантных штаммов для увеличения выхода ферментации, оптимизация условий ферментации продуцирующих бактерий также является важным и эффективным способом увеличения выхода ферментации.

• Оптимизация культуральной среды

При ферментации коэнзима Q10 проводятся эксперименты по оптимизации ферментации путем выбора источников углерода, источников азота, факторов роста, неорганических солей и т. д. из разных источников для определения состава культуральной среды. Исследования показали, что ионы металлов, особенно Mg2+, Fe2+ и Mn2+, способствуют ферментативному производству коэнзима Q10. Кроме того, предшественники позволяют значительно увеличить выход продуктов, а также при определенных условиях контролировать поток продуктов бактериального анаболизма. Сообщалось, что предшественники, добавляемые при ферментативном производстве коэнзима Q10, включают п-гидроксибензойную кислоту, мевалонат, изопентанол и гераниол.

• Оптимизация культурных условий

а. Агитация-аэрация

Влияние перемешивания-аэрации на выход коэнзима Q10 варьируется в зависимости от штамма-продуцента. Во-первых, он может способствовать выработке коэнзима Q10 в процессе ферментации; во-вторых, он оказывает ингибирующее действие. Исследования показали, что цитоплазматическая мембрана бактерий, выращенных в условиях ограниченного по кислороду, хорошо развита и имеет многослойное строение, здесь расположен фотореакционный центр ПСБ, что может приводить к более высокому содержанию коэнзима Q10, чем у бактерий, выращенных в условиях достаточного количества кислорода. условия поставки.

б. Свет

Бактерии Rhodospirillaceae могут осуществлять как облигатный анаэробный бактериальный фотосинтез, так и аэробное дыхание и ферментацию. Car и Excell сообщили, что PSB имеет высокую выработку коэнзима Q10 в легких анаэробных условиях, но как только его переведут на темновую аэробную культуру, производство резко упадет.

в. рН

Начальное значение pH будет влиять на скорость использования бактериями субстрата и структурное состояние клетки, тем самым влияя на скорость роста бактерий и изменения метаболитов. Ван Гэньхуа и др. провели эксперимент с Rhizobium leguminosarum во встряхиваемой колбе и обнаружили, что бактерии производят больше коэнзима Q10 в кислых условиях, чем в щелочных. Количество внутриклеточного коэнзима Q10 максимально при pH 5.

д. Время выращивания

Йошида и др. обнаружили, что содержание коэнзима Q10 было выше, когда бактерии находились на ранней стадии стабильного периода. Чжу Сюфэнь и др. также считали, что содержание CoQ10 в бактериях продолжало увеличиваться с увеличением времени культивирования, достигая максимального уровня на ранних и средних стадиях стабильного периода, а затем начало снижаться.

• Оптимизация модели обучения

Режимы культивирования делятся на периодическую ферментацию, периодическую ферментацию с подпиткой, периодическую ферментацию с подпиткой, непрерывную ферментацию и т. д. Различные режимы культивирования имеют свои преимущества и недостатки, и режим культивирования может напрямую влиять на производство коэнзима Q10. В настоящее время периодическая культура с подпиткой является более перспективной. Пакетная обработка с подпиткой позволяет избежать накопления метаболизма и получить более высокую плотность клеток, продлить процесс ферментации и накопить большое количество продукта. Благодаря изучению интенсивности дыхания бактерий, продуцирующих коэнзим Q10-, корреляции между метаболизмом сахара и продукцией коэнзима Q10, а также кинетическому анализу поступления кислорода и глюкозы было обнаружено, что поддержание низкой концентрации глюкозы во время процесс ферментации способствует образованию продукта. Таким образом, можно также использовать пакетную культуру ФРС. Исследования радиоактивных ризобий показали, что периодическая смешанная ферментация с сахарозой и соответствующим количеством кукурузного ликера может значительно увеличить выработку коэнзима Q10, а его внутриклеточное содержание коэнзима Q10 увеличилось на 33%.

Экстракция коэнзимаe Q10

Поскольку коэнзим Q10 представляет собой внутриклеточный продукт, полученный в результате микробной ферментации, в процессе экстракции необходимо сначала разрушить клеточную стенку. Таким образом, разрушение клеток является одним из ключевых этапов извлечения коэнзима Q10, что напрямую влияет на биологическую активность, выход и стоимость коэнзима Q10. Изучив литературу, мы обнаружили, что существует множество методов извлечения коэнзима Q10. В этой статье обобщаются и сравниваются несколько часто используемых методов экстракции.

• Метод омыления экстракции

Метод омыляющей экстракции переносит большое количество нерастворимых в воде компонентов, таких как глицериды жирных кислот и различные свободные жирные кислоты, содержащиеся в экстракте коэнзима Q10, в водную фазу, в то время как жирорастворимый коэнзим Q10 остается в органической фазе, и затем экстрагируют с использованием органического растворителя. , тем самым улучшая его чистоту и экстракционную способность. Общие методы экстракции омыления в основном включают метод спирто-щелочной экстракции омыления и метод щелочной экстракции омыления.

а. Метод спирто-щелочного омыления.

Общий метод спирто-щелочной омыляющей экстракции заключается в следующем: сначала к бактериальным клеткам добавляют пирогалловую кислоту с массовой долей около 7%, затем медленно прибавляют в 1,3-1,5 раза больше объема раствора гидроксида натрия в этаноле, перемешивают, затем добавляют н-гексан. Рефлюкс для экстрагирования и быстро охлаждают до комнатной температуры. Затем несколько раз экстрагируйте соответствующее количество петролейного эфира, промывайте водой до нейтральной реакции, концентрируйте водой, измельчайте в вакууме и выпаривайте на роторном испарителе для удаления органического растворителя и, наконец, растворяйте абсолютным этанолом. В методе спирто-щелочного омыления из-за присутствия этанола длительное омыление может привести к транспозиции метоксигруппы в коферменте Q10 и этоксигруппы в этаноле, что приводит к образованию одинарных или двойных этоксипроизводных.

б. Метод экстракции щелочным омылением

Общий метод экстракции щелочным омылением заключается в следующем: сначала к бактериям добавляют кислую воду, нагревают и кипятят с обратным холодильником на водяной бане в течение 3 часов, медленно добавляют гидроксид натрия, разбавленный до определенного кратного количества, затем некоторое время кипятят с обратным холодильником и быстро охлаждают до комнатная температура. Затем добавляют 2-3-кратное выщелачивание органическим растворителем, берут надосадочную жидкость и промывают ее водой до нейтральной реакции, затем берут воду и концентрируют, концентрируют в вакууме и роторное выпаривание удаляют органический растворитель и, наконец, растворяют его абсолютным этанолом. По сравнению с методом экстракции щелочным омылением, хотя раствор вызывает явление эмульгирования, метод экстракции щелочным омылением обеспечивает более высокое экстракционное количество коэнзима Q10 и производит меньше примесей.

• Метод извлечения разрушения клеток

а. Метод экстракции с перемешиванием и дроблением органическим растворителем

Общий метод перемешивания органическим растворителем и метод экстракции дроблением: сначала добавьте влажные бактериальные клетки и ацетон в химический стакан, перемешайте магнитной мешалкой, центрифугируйте и вылейте надосадочную жидкость, затем используйте ротационный испаритель для концентрации надосадочной жидкости при 50 градусах. , а затем добавьте нефтяной экстракт с эфиром или н-гексаном, а затем концентрируйте экстракт с помощью роторного испарителя до густой жидкости. Наконец, добавьте абсолютный этанол и заморозьте его в холодильнике, чтобы отделить примеси, такие как холестерин. Фильтруют и восстанавливают фильтрат.

б. Метод измельчения, дробления и экстракции

Общий метод измельчения и метод экстракции дроблением: сначала берут влажные бактериальные клетки в ступке, добавляют небольшое количество кварцевого песка, ацетона и антиоксидантов для быстрого измельчения, измельчают в течение некоторого времени, затем центрифугируют, после чего выливают надосадочную жидкость. центрифугируют, затем добавляют петролейный экстракт с эфиром или н-гексаном, а затем концентрируют экстракт на роторном испарителе до густой жидкости. Наконец, добавьте абсолютный этанол и заморозьте его в холодильнике, чтобы отделить примеси, такие как холестерин. Фильтруют и восстанавливают фильтрат.

в. Ультразвуковой метод дробления и экстракции

Общий метод ультразвукового дробления и экстракции заключается в следующем: сначала добавьте ацетон к влажным бактериальным клеткам, чтобы приготовить бактериальную суспензию, затем используйте ультразвуковой разрушитель клеток для измельчения бактериальных клеток в условиях ледяной бани и, наконец, центрифугируйте для экстракции.

Роль свободных радикалов scмстить

Коэнзим Q – преобразователь энергии в митохондриях клеток. Он участвует в «цикле трикарбоновых кислот», перенося и передавая электроны для производства АТФ (аденозинтрифосфата), то есть энергетического фактора клеточного метаболизма. Эксперименты показали, что после того, как коэнзим Q10 в организме превращается в спирт, он может напрямую реагировать со свободными перекисными радикалами, регенерируя ВЭ, и независимо и синергически играть роль антиоксиданта.

Снижение иммунной функции с возрастом является результатом воздействия свободных радикалов и свободнорадикальных реакций. Коэнзим Q10, как сильный антиоксидант, может ингибировать дифференцировку рецепторов и клеток иммунных клеток свободными радикалами отдельно или в сочетании с витамином B6 (пиридоксином), а также оказывает модифицирующее воздействие на систему микротрубочек, связанное с активностью, усиливает иммунную систему. и задерживает старение.

Роль защиты кожи

Коэнзим Q10 проникает в слой роста кожи, чтобы ослабить реакцию окисления фотонов и может активировать специфические фосфорилированные тирозинкиназы с помощью токоферола. Предотвращают окислительное повреждение ДНК, подавляют экспрессию коллагеназы в фибробластах кожи человека под воздействием ультрафиолета и защищают кожу от повреждений. Обширные исследования показывают, что коэнзим Q10 ингибирует перекисное окисление липидов, уменьшает образование свободных радикалов, защищает активный центр СОД и его структуру от окислительного повреждения свободными радикалами, повышает активность таких ферментов, как СОД, в организме, подавляет апоптоз клеток, вызванный окислительным стрессом. и оказывает значительное антиоксидантное действие.

Повышение иммунитета

Коэнзим Q10 — природный антиоксидант и инициатор клеточного метаболизма, вырабатываемый самими клетками. Он выполняет функцию защиты и восстановления целостности структуры биологической мембраны и стабилизации мембранного потенциала. Это неспецифический усилитель иммунитета организма, поэтому он проявляет превосходный эффект против усталости. Коэнзим Q10 поддерживает клетки в хорошем и здоровом состоянии, поэтому тело наполнено жизненной силой и умственной силой.

Усилить эффект мышечной энергии

Исследования показали, что прием 100–150 мг коэнзима Q10 в день может значительно улучшить состояние людей, страдающих мышечной дистрофией. Тяжелые физические упражнения снижают содержание коэнзима Q10 в крови, а ежедневный прием 60 мг может улучшить работоспособность спортсменов. Многие люди с избыточным весом имеют очень низкий уровень коэнзима Q10, и добавки могут помочь им похудеть. Это связано с тем, что коэнзим Q10 может ускорять метаболизм жиров, обеспечивая конечности и мозг достаточным запасом энергии и повышая жизненный тонус.

(1) Пищевая сфера

Коэнзим Q10 также широко используется в пищевой промышленности. Его добавляют в некоторые продукты питания, например, в пищевые добавки, напитки, хлеб, конфеты и т. д., чтобы повысить их пищевую ценность. Кроме того, он также используется для улучшения антиоксидантных свойств пищи, что помогает предотвратить ее порчу и разложение.

(2) Медицинская сфера

Коэнзим Q10 также широко используется в медицинской сфере и играет важную роль в поддержании здоровья человека. Он используется для лечения различных заболеваний, таких как болезни сердца, рак, нейродегенеративные заболевания и т. д. Исследования показали, что коэнзим Q10 может помочь улучшить здоровье сердца, уменьшить усталость, улучшить иммунитет и оказать омолаживающее действие.

(3) Косметическое поле

Коэнзим Q10 также используется в различных косметических средствах из-за его антиоксидантных и противовоспалительных свойств. Эти свойства могут помочь замедлить старение кожи и улучшить ее сияние и эластичность. Коэнзим Q10 является важным ингредиентом многих продуктов по уходу за кожей и косметических процедур.

(4) Поле корма для скота

В животноводстве коэнзим Q10 также используется в кормах. Коэнзим Q10 добавляется в корм скоту и птице, например свиньям и курам, для стимулирования их роста и развития, улучшения качества мяса и яиц и повышения устойчивости к болезням. В то же время это также может улучшить репродуктивные функции и увеличить скорость воспроизводства. Исследования показали, что коэнзим Q10 может увеличить скорость роста и продуктивность животных, а также повысить их способность противостоять болезням. Поэтому он широко используется в кормах для животноводства для повышения экономической выгоды.

Чтобы повысить биодоступность коэнзима Q10, важно выбрать соответствующие рецептуры с учетом различных потребностей применения, обеспечивающие лучшее высвобождение и функционирование в организме. Опираясь на нашу технологическую платформу разделения и экстракции, HSF Biotech производит коэнзим Q10 с использованием технологии микрокапсулирования в дисперсии холодной воды. Это обеспечивает стабильную работу, строгий контроль над микропримесями и хорошую сыпучесть. Он быстро диспергируется в холодной воде, что делает его пригодным для различных применений, таких как твердые напитки, жевательные конфеты и премиксы. Его можно комбинировать с витамином Е/растительными маслами, и он широко используется в функциональных продуктах питания, мягких капсулах и других продуктах.

Для более подробной информации, пожалуйста, свяжитесь с нами:

Электронная почта:sales@healthfulbio.com

WhatsApp: +86 18992720900