Hvordan fermenteres CoQ10?

Coenzym Q10 (coenzym Q10, CoQ10) er en fedtopløselig quinonforbindelse. Som et naturligt forekommende coenzym er CoQ10 en vigtig antioxidant og elektrontransportør for den menneskelige krop. Det er et kritisk stof i respirationen, som kan øge tilførslen af ​​intracellulær ATP, reducere frie radikaler i kroppen, modstå oxidation, hjælpe med at forsinke aldring og forbedre kroppens immunitet. Coenzym Q10 er meget udbredt inden for fødevarer, medicin, kosmetik og husdyrfoder, og efterspørgslen på markedet og tekniske anvendelser er stigende.

Der er tre hovedmetoder til fremstilling af coenzym Q10: Den ene er ekstraktionsmetoden fra plante- og dyrevæv; den anden er den kemiske syntesemetode; og den tredje er ekstraktionsmetoden fra mikrobiel fermentering. På nuværende tidspunkt er den vigtigste metode til fremstilling af coenzym Q10 fermenteringsmetoden, som ikke kun kan udvide produktionsskalaen, men også indtager en fordel med hensyn til produktivitet.

Udvælgelse af stammer

Selvom indholdet af coenzym Q10 i mikrobielle celler i naturen er højt, er dets fermenteringsprodukt en blanding af flere coenzym Q10-homologer, hvilket resulterer i høje omkostninger til oprensning af coenzym Q10. I fermenteringsproduktionen af ​​coenzym Q10 er udvælgelsen af ​​produktionsstammer derfor det primære spørgsmål. Indholdet af coenzym Q10 i fotosyntetiske bakterier (herefter benævnt PSB) er generelt højt. Med hensyn til klassificering hører PSB til ordenen Rhodospirillales, ordenen af ​​Eubakterier, ordenen af ​​bakterier, ordenen Rhodospirillales og ordenen af ​​Chlorobacteria. Førstnævnte er opdelt i Rhodothiobacteriaceae og Rhodospirillaceae. Derfor er Rhodospirillaceae-bakterier et af de ideelle valg for coenzym Q10-producerende stammer. Coenzym Q10 produktionskapaciteten af ​​vildtype stammer kan ikke opfylde produktionsbehov, og de kan genetisk modificeres ved hjælp af konventionel mutagenese og genteknologiske teknikker.

Optimering af fermenteringsbetingelser

Ud over at bruge metabolisk kontrolteori til at udvælge højudbyttemutanter eller konstruere rekombinante stammer for at øge fermenteringsudbyttet, er optimering af fermenteringsbetingelserne for produktionsbakterier også en vigtig og effektiv måde at øge fermenteringsudbyttet på.

• Optimering af dyrkningsmediet

Ved fermentering af coenzym Q10 udføres fermenteringsoptimeringsforsøg ved at udvælge kulstofkilder, nitrogenkilder, vækstfaktorer, uorganiske salte osv. fra forskellige kilder for at bestemme sammensætningen af ​​dyrkningsmediet. Undersøgelser har vist, at metalioner, især Mg2+, Fe2+ og Mn2+, fremmer fermenteringsproduktionen af ​​coenzym Q10. Derudover kan prækursorer øge udbyttet af produkter betydeligt og kan under visse forhold også kontrollere strømmen af ​​bakterielle anabolismeprodukter. Det er blevet rapporteret, at de prækursorer, der tilsættes til fermenteringsproduktionen af ​​coenzym Q10, omfatter p-hydroxybenzoesyre, mevalonat, isopentanol og geraniol.

• Optimering af kulturelle forhold

en. Agitation-beluftning

Virkningerne af agitation-beluftning på udbyttet af coenzym Q10 varierer afhængigt af produktionsstammen. Den ene er, at den kan fremme fermenteringsproduktionen af ​​coenzym Q10; den anden er, at den har en hæmmende effekt. Undersøgelser har vist, at den cytoplasmatiske membran af bakterier dyrket under iltbegrænsede forhold er veludviklet og har en flerlagsstruktur, og fotoreaktionscentret for PSB er placeret her, hvilket kan føre til et højere indhold af coenzym Q10 end bakterier dyrket under tilstrækkelig ilt forsyningsbetingelser.

b. Lys

Rhodospirillaceae-bakterier kan udføre både obligat anaerob bakteriel fotosyntese og aerob respiration og fermentering. Car and Excell rapporterede, at PSB har en høj produktion af coenzym Q10 under lette anaerobe forhold, men når først den er skiftet til mørk aerob kultur, vil produktionen falde kraftigt.

c. pH

Den initiale pH-værdi vil påvirke hastigheden af ​​bakteriel udnyttelse af substratet og cellens strukturelle tilstand og derved påvirke bakteriernes væksthastighed og ændringerne i metabolitter. Wang Genhua et al. gennemførte et rystekolbeforsøg på Rhizobium leguminosarum og fandt ud af, at bakterierne producerede mere coenzym Q10 under sure forhold end under alkaliske forhold. Mængden af ​​intracellulært coenzym Q10 er højest ved pH 5.

d. Dyrkningstid

Yoshida et al. fandt, at indholdet af coenzym Q10 var højere, når bakterierne var i det tidlige stadie af stabilperioden. Zhu Xufen et al. mente også, at indholdet af CoQ10 i bakterierne fortsatte med at stige med stigningen i dyrkningstiden, nåede det højeste niveau i de tidlige og midterste stadier af stabilperioden og begyndte derefter at falde.

• Optimering af træningsmodellen

Kulturtilstande er opdelt i batch-fermentering, fed-batch-fermentering, fed-batch-fermentering, kontinuerlig fermentering osv. Forskellige dyrkningsformer har deres fordele og ulemper, og kulturtilstanden kan direkte påvirke produktionen af ​​coenzym Q10. I øjeblikket er fed-batch-kultur mere lovende. Fed-batch kan undgå metabolisme-akkumulering og opnå højere celletæthed, forlænge fermenteringsprocessen og akkumulere en stor mængde produkt. Gennem undersøgelsen af ​​den respiratoriske intensitet af coenzym Q10-producerende bakterier, sammenhængen mellem sukkermetabolisme og coenzym Q10-produktion og den kinetiske analyse af iltforsyning og glukoseforsyning, blev det fundet, at opretholdelse af en lav koncentration af glukose under fermenteringsprocessen er befordrende for dannelsen af ​​produktet. Derfor er det også Fed-batch kultur, der kan bruges. Forskning på radioaktiv rhizobia viste, at blandet fed-batch-fermentering med saccharose og en passende mængde majs-steked spiritus kan øge produktionen af ​​coenzym Q10 betydeligt, og dets intracellulære coenzym Q10-indhold steg med 33%.

Ekstraktion af coenzyme Q10

Da coenzym Q10 er et intracellulært produkt opnået fra mikrobiel fermentering, skal cellevæggen først brydes under ekstraktionsprocessen. Derfor er celleafbrydelse et af nøgletrinene i udvinding af Coenzym Q10, som direkte påvirker den biologiske aktivitet, udbytte og omkostninger ved Coenzym Q10. Efter at have gennemgået litteraturen fandt vi ud af, at der er mange metoder til at udvinde Coenzym Q10. Denne artikel opsummerer og sammenligner flere almindeligt anvendte ekstraktionsmetoder.

• Forsæbningsekstraktionsmetode

Forsæbningsekstraktionsmetoden overfører en stor mængde ikke-vandopløselige komponenter såsom fedtsyreglycerider og forskellige frie fedtsyrer indeholdt i Coenzym Q10 ekstrakten til den vandige fase, mens det fedtopløselige Coenzym Q10 forbliver i den organiske fase, og ekstraheres derefter under anvendelse af et organisk opløsningsmiddel. , hvorved dens renhed og ekstraktionskapacitet forbedres. Almindelige forsæbningsekstraktionsmetoder omfatter hovedsageligt alkohol-alkali forsæbningsekstraktionsmetoden og alkaliforsæbningsekstraktionsmetoden.

en. Alkohol-alkali forsæbningsekstraktionsmetode

Den generelle metode til alkohol-alkali-forsæbningsekstraktionsmetode er: tilsæt først pyrogallsyre med en massefraktion på ca. 7% til bakteriecellerne, tilsæt derefter langsomt 1,3 ~ 1,5 gange volumenet af natriumhydroxid-ethanol-opløsning, omrør og tilsæt derefter. n-hexan. Tilbagesvaling for ekstraktion og afkøl hurtigt til stuetemperatur. Brug derefter en passende mængde petroleumsether til at ekstrahere flere gange, vask med vand indtil neutral, koncentrer med vand, vakuumknus og rotationsfordampning for at fjerne det organiske opløsningsmiddel, og opløs til sidst med absolut ethanol. I alkohol-alkali-forsæbningsmetoden kan langvarig forsæbning på grund af tilstedeværelsen af ​​ethanol føre til transponering af methoxygruppen i coenzym Q10 og ethoxygruppen i ethanol, hvilket resulterer i enkelte eller dobbelte ethoxyderivater.

b. Alkali forsæbningsekstraktionsmetode

Den generelle metode til alkali forsæbningsekstraktionsmetode er: tilsæt først surt vand til bakterierne, opvarm og tilbagesval i et vandbad i 3 timer, tilsæt langsomt natriumhydroxid fortyndet til et vist multiplum, tilbagesval derefter i nogen tid og afkøl hurtigt til stuetemperatur. Tilsæt derefter udvaskning med organisk opløsningsmiddel 2 til 3 gange, tag supernatanten og vask den med vand, indtil den er neutral, tag derefter vand og koncentrat, vakuumkoncentrering og rotationsfordampning for at fjerne det organiske opløsningsmiddel, og opløs det til sidst med absolut ethanol. Sammenlignet med den alkaliske forsæbningsekstraktionsmetode, selvom opløsningen frembringer et emulgeringsfænomen, har alkaliforsæbningsekstraktionsmetoden en højere ekstraktionsmængde af coenzym Q10 og producerer færre urenheder.

• Celleafbrydelsesekstraktionsmetode

en. Metode til omrøring og knusning af organisk opløsningsmiddel

Den generelle metode til omrøring af organisk opløsningsmiddel og knusningsekstraktionsmetode er: tilsæt først våde bakterieceller og acetone i et bægerglas, omrør med en magnetisk omrørerstav, centrifuger og hæld supernatanten ud, brug derefter en rotationsfordamper til at koncentrere supernatanten ved 50 grader , og tilsæt derefter petroleumsekstrakt med ether eller n-hexan, og koncentrer derefter ekstrakten med en rotationsfordamper til en tyk væske. Til sidst tilsættes absolut ethanol og fryses i køleskabet for at adskille urenheder såsom kolesterol. Filtrer og genvind filtratet.

b. Slibning, knusning og ekstraktionsmetode

Den generelle metode til slibning og knusning af ekstraktionsmetode er: Tag først de våde bakterieceller i en morter, tilsæt en lille mængde kvartssand, acetone og antioxidanter for at kværne hurtigt, kværn i nogen tid, centrifuger derefter, hæld supernatanten efter centrifugering, og tilsæt derefter petroleumsekstrakt med ether eller n-hexan, og koncentrer derefter ekstrakten med en rotationsfordamper til en tyk væske. Til sidst tilsættes absolut ethanol og fryses i køleskabet for at adskille urenheder såsom kolesterol. Filtrer og genvind filtratet.

c. Ultralydsknusnings- og ekstraktionsmetode

Den generelle metode til ultralydsknusning og ekstraktion er som følger: Tilsæt først acetone til de våde bakterieceller for at forberede en bakteriesuspension, brug derefter en ultralydscelleforstyrrer til at knuse bakteriecellerne under isbadsforhold og centrifuger til sidst til ekstraktion.

Rollen af ​​frie radikaler schævning

Coenzym Q er en energiomformer i mitokondrierne i celler. Det deltager i "tricarboxylsyrecyklussen" ved at overføre og transmittere elektroner for at producere ATP (adenosintrifosfat), det vil sige en energifaktor for cellemetabolisme. Eksperimenter har vist, at efter at coenzym Q10 i kroppen bliver til alkohol, kan det reagere direkte med peroxidfrie radikaler for at regenerere VE, og uafhængigt og synergistisk spille rollen som en antioxidant.

Nedgangen i immunfunktionen med aldring er resultatet af frie radikaler og frie radikaler. Coenzym Q10, som en stærk antioxidant, kan hæmme differentieringen af ​​receptorer og celler på immunceller af frie radikaler alene eller i kombination med vitamin B6 (pyridoxin), og har en modificerende effekt på mikrotubulisystemet relateret til aktivitet, styrker immunsystemet og forsinker aldring.

Rollen med at beskytte huden

Coenzym Q10 trænger ind i hudens vækstlag for at svække oxidationsreaktionen af ​​fotoner og kan aktivere specifikke phosphorylerede tyrosinkinaser ved hjælp af tocopherol. Forebyg oxidativ skade på DNA, hæm ekspressionen af ​​kollagenase i humane hudfibroblaster under ultraviolet lys og beskyt huden mod skader. Omfattende forskning viser, at coenzym Q10 hæmmer lipidperoxidation, reducerer dannelsen af ​​frie radikaler, beskytter det aktive SOD-center og dets struktur mod oxidativ skade fra frie radikaler, øger aktiviteten af ​​enzymer såsom SOD i kroppen, hæmmer celleapoptose induceret af oxidativt stress. , og har en betydelig antioxidant virkning.

Immunforstærkning

Coenzym Q10 er en naturlig antioxidant og cellemetabolismeinitiator produceret af cellerne selv. Det har funktionen at beskytte og genoprette integriteten af ​​den biologiske membranstruktur og stabilisere membranpotentialet. Det er en ikke-specifik immunforstærker af kroppen, så det viser fremragende anti-træthedseffekt. Coenzym Q10 holder cellerne i en god og sund tilstand, så kroppen er fuld af vitalitet og hjernekraft.

Forstærk muskelenergieffekt

Undersøgelser har vist, at tilskud af 100~150mg/dag af coenzym Q10 betydeligt kan forbedre tilstanden hos mennesker, der lider af muskeldystrofi. Hård fysisk træning reducerer blodindholdet af coenzym Q10, og dagligt tilskud på 60 mg kan forbedre atleternes funktion. Mange overvægtige har meget lave niveauer af coenzym Q10, og tilskud kan hjælpe dem med at tabe sig. Dette skyldes, at Coenzym Q10 kan fremskynde metabolismen af ​​fedt, hvilket giver lemmer og hjerne en rigelig energiforsyning og øger vitaliteten.

(1) Fødevaremark

Coenzym Q10 er også meget brugt i fødevareindustrien. Det tilsættes til visse fødevarer, såsom kosttilskud, drikkevarer, brød, slik osv., for at øge deres ernæringsmæssige værdi. Derudover bruges det også til at forbedre madens antioxidantegenskaber, hvilket hjælper med at forhindre mad i at fordærve og forfalde.

(2) Medicinsk område

Coenzym Q10 er også meget udbredt inden for det medicinske område og spiller en vigtig rolle i at opretholde menneskers sundhed. Det bruges til at behandle forskellige sygdomme såsom hjertesygdomme, kræft, neurodegenerative sygdomme osv. Undersøgelser har vist, at Coenzym Q10 kan hjælpe med at forbedre hjertesundheden, reducere træthed, forbedre immuniteten og have anti-aldringseffekter.

(3) Kosmetisk område

Coenzym Q10 bruges også i forskellige kosmetik på grund af dets antioxidante og antiinflammatoriske egenskaber. Disse egenskaber kan hjælpe med at bremse hudens aldring og forbedre hudens udstråling og elasticitet. Coenzym Q10 er en vigtig ingrediens i mange hudplejeprodukter og skønhedsbehandlinger.

(4) Husdyrfodermark

I husdyrindustrien bruges Coenzym Q10 også i foder. Coenzym Q10 tilsættes foder til husdyr og fjerkræ såsom grise og kyllinger for at fremme deres vækst og udvikling, forbedre kvaliteten af ​​kød og æg og øge sygdomsresistens. Samtidig kan det også forbedre reproduktionsevnen og øge reproduktionshastigheden. Undersøgelser har vist, at coenzym Q10 kan øge dyrs væksthastighed og udbytte og forbedre deres evne til at modstå sygdomme. Derfor er det meget brugt i husdyrfoder for at forbedre de økonomiske fordele.

For at øge biotilgængeligheden af ​​coenzym Q10 er det vigtigt at vælge passende formuleringer baseret på forskellige anvendelsesbehov, hvilket muliggør bedre frigivelse og funktion i kroppen. Med udgangspunkt i vores separations- og ekstraktionsteknologiplatform producerer HSF Biotech Coenzym Q10 ved hjælp af koldtvandsdispersionsmikroindkapslingsteknologi. Dette sikrer stabil ydeevne, streng kontrol over sporforurenende stoffer og god flydeevne. Det spredes hurtigt i koldt vand, hvilket gør det velegnet til forskellige anvendelser såsom faste drikkevarer, gummier og forblandinger. Den kan kombineres med E-vitamin/planteolier og er meget brugt i blandt andet funktionelle fødevarer og bløde kapsler.

For flere detaljer, kontakt os venligst:

E-mail:sales@healthfulbio.com

Whatsapp: +86 18992720900