Як відбувається ферментація CoQ10?

Коензим Q10 (коензим Q10, CoQ10) — жиророзчинна хінонова сполука. Будучи природним коензимом, CoQ10 є важливим антиоксидантом і транспортером електронів для людського організму. Це критично важлива речовина в диханні, яка може посилити постачання внутрішньоклітинного АТФ, зменшити вільні радикали в організмі, протистояти окисленню, допомогти уповільнити старіння та підвищити імунітет організму. Коензим Q10 широко використовується в продуктах харчування, медицині, косметиці та кормах для худоби, а ринковий попит і технічні застосування зростають.

Існує три основні методи виробництва коензиму Q10: один - метод екстракції з рослинних і тваринних тканин; другий — метод хімічного синтезу; і третій метод екстракції з мікробної ферментації. В даний час основним методом виробництва коензиму Q10 є метод ферментації, який може не тільки розширити масштаби виробництва, але й отримати перевагу з точки зору продуктивності.

Селекція штамів

Хоча вміст коензиму Q10 в мікробних клітинах у природі високий, продукт його ферментації є сумішшю кількох гомологів коензиму Q10, що призводить до високої вартості очищення коензиму Q10. Тому при ферментаційному виробництві коензиму Q10 основним питанням є вибір виробничих штамів. Вміст коензиму Q10 у фотосинтезуючих бактеріях (далі ФСБ) загалом високий. З точки зору класифікації PSB належить до порядку Rhodospirillales, порядку Eubacteria, порядку Bacteria, порядку Rhodospirillales та порядку Chlorobacteria. Перші поділяються на Rhodothiobacteriaceae і Rhodospirillaceae. Тому бактерії Rhodospirillaceae є одним із ідеальних варіантів для штамів, що продукують коензим Q10-. Потужність виробництва коензиму Q10 штамів дикого типу не може задовольнити виробничі потреби, і їх можна генетично модифікувати за допомогою традиційних методів мутагенезу та генної інженерії.

Оптимізація умов бродіння

На додаток до використання теорії метаболічного контролю для відбору високопродуктивних мутантів або конструювання рекомбінантних штамів для збільшення виходу ферментації, оптимізація умов ферментації виробничих бактерій також є важливим і ефективним способом збільшення виходу ферментації.

• Оптимізація живильного середовища

Під час ферментації коензиму Q10 експерименти з оптимізації ферментації проводяться шляхом вибору джерел вуглецю, джерел азоту, факторів росту, неорганічних солей тощо з різних джерел для визначення складу культурального середовища. Дослідження показали, що іони металів, особливо Mg2+, Fe2+ і Mn2+, сприяють ферментаційному виробленню коензиму Q10. Крім того, прекурсори можуть значно збільшити вихід продуктів і, за певних умов, також можуть контролювати потік продуктів анаболізму бактерій. Повідомлялося, що попередники, додані до виробництва коензиму Q10 у процесі бродіння, включають п-гідроксибензойну кислоту, мевалонат, ізопентанол і гераніол.

• Оптимізація культурних умов

a. Перемішування-аерація

Вплив агітації-аерації на вихід коензиму Q10 змінюється залежно від виробничого штаму. Один з них полягає в тому, що він може сприяти виробленню ферментації коензиму Q10; інший полягає в тому, що він має гальмівний ефект. Дослідження показали, що цитоплазматична мембрана бактерій, які вирощуються в умовах обмеженого вмісту кисню, добре розвинена і має багатошарову структуру, а центр фотореакції PSB розташований тут, що може призводити до більш високого вмісту коензиму Q10, ніж у бактерій, які вирощуються в умовах достатньої кількості кисню. умови постачання.

b. світло

Бактерії Rhodospirillaceae можуть здійснювати як облігатний анаеробний бактеріальний фотосинтез, так і аеробне дихання та бродіння. Car and Excell повідомили, що PSB має високе виробництво коензиму Q10 в легких анаеробних умовах, але після переходу на темну аеробну культуру виробництво різко впаде.

в. pH

Початкове значення pH впливатиме на швидкість бактеріального використання субстрату та структурний стан клітини, тим самим впливаючи на швидкість росту бактерій та зміни метаболітів. Ван Генхуа та ін. провели експеримент із струшуванням колби на Rhizobium leguminosarum і виявили, що бактерії виробляли більше коензиму Q10 у кислих умовах, ніж у лужних. Кількість внутрішньоклітинного коензиму Q10 найбільша при рН 5.

d. Час культивування

Yoshida та ін. виявили, що вміст коензиму Q10 був вищим, коли бактерії перебували на ранній стадії стабільного періоду. Zhu Xufen та ін. також вважали, що вміст CoQ10 в бактеріях продовжував збільшуватися зі збільшенням часу культивування, досягаючи найвищого рівня на ранніх і середніх стадіях стабільного періоду, а потім почав знижуватися.

• Оптимізація моделі навчання

Режими культивування поділяються на періодичне бродіння, періодичне бродіння з підживленням, періодичне бродіння з підживленням, безперервне бродіння тощо. Різні режими культивування мають свої переваги та недоліки, і режим культивування може безпосередньо впливати на виробництво коензиму Q10. В даний час більш перспективним є вирощування з прикормом. Серійне дозування дозволяє уникнути накопичення метаболізму та отримати вищу щільність клітин, продовжити процес бродіння та накопичити велику кількість продукту. Завдяки дослідженню інтенсивності дихання бактерій, що продукують коензим Q10-, кореляції між метаболізмом цукру та виробленням коензиму Q10, а також кінетичного аналізу надходження кисню та надходження глюкози було виявлено, що підтримання низької концентрації глюкози під час процес бродіння сприяє утворенню продукту. Таким чином, також можна використовувати культуру з підживленням. Дослідження радіоактивних ризобій показало, що змішане періодичне бродіння з підживленням із сахарозою та відповідною кількістю кукурудзяного стекла може значно збільшити виробництво коензиму Q10, а його внутрішньоклітинний вміст коензиму Q10 збільшився на 33%.

Екстракція коензимуe Q10

Оскільки коензим Q10 є внутрішньоклітинним продуктом, отриманим у результаті мікробної ферментації, клітинна стінка повинна бути спочатку зруйнована під час процесу екстракції. Таким чином, руйнування клітин є одним із ключових етапів вилучення коензиму Q10, який безпосередньо впливає на біологічну активність, вихід і вартість коензиму Q10. Переглянувши літературу, ми виявили, що існує багато методів вилучення коензиму Q10. У цій статті узагальнено та порівняно кілька поширених методів вилучення.

• Екстракційний метод омилення

Метод екстракції омилення переносить велику кількість нерозчинних у воді компонентів, таких як гліцериди жирних кислот і різні вільні жирні кислоти, що містяться в екстракті коензиму Q10, у водну фазу, тоді як жиророзчинний коензим Q10 залишається в органічній фазі, і потім екстрагують за допомогою органічного розчинника. , тим самим покращуючи його чистоту та здатність до екстракції. Загальні методи екстракції омилення в основному включають метод екстракції омилення спиртом і лугом і метод екстракції омилення лугом.

a. Метод екстракції спиртово-лужним омиленням

Загальний метод екстракції спиртово-лужним омиленням такий: спочатку до бактеріальних клітин додають пірогалову кислоту з масовою часткою близько 7%, потім повільно додають 1,3-1,5 об’єму розчину гідроксиду натрію та етанолу, перемішують і потім додають н-гексан. Нагрівають із зворотним холодильником для екстракції та швидко охолоджують до кімнатної температури. Потім використовуйте відповідну кількість петролейного ефіру для екстракції кілька разів, промийте водою до нейтральної реакції, сконцентруйте водою, подрібніть у вакуумі та випарюйте на роторному випарнику, щоб видалити органічний розчинник, і, нарешті, розчиніть абсолютним етанолом. У методі спиртово-лужного омилення через присутність етанолу тривале омилення може призвести до переміщення метоксигрупи в коензимі Q10 та етоксигрупи в етанолі, що призводить до одно- чи подвійних етоксипохідних.

b. Метод екстракції лужним омиленням

Загальний метод екстракції лужним омиленням такий: спочатку додайте кислу воду до бактерій, нагрійте та кип’ятіть із зворотним холодильником на водяній бані протягом 3 годин, повільно додайте гідроксид натрію, розведений до певної кількості, потім кип’ятіть із зворотним холодильником протягом деякого часу та швидко охолодіть до кімнатної температури. Потім додайте вилуговування органічним розчинником 2-3 рази, візьміть супернатант і промийте його водою до нейтральної реакції, потім візьміть воду та концентруйте, концентруйте у вакуумі та роторному випарюванні, щоб видалити органічний розчинник, і, нарешті, розчиніть його абсолютним етанолом. Порівняно з методом екстракції лужним омиленням, хоча розчин викликає явище емульгування, метод екстракції лужним омиленням має вищу кількість екстракції коензиму Q10 і виробляє менше домішок.

• Метод екстракції руйнування клітин

a. Метод екстракції шляхом перемішування органічного розчинника та дроблення

Загальний метод перемішування органічного розчинника та метод екстракції подрібнення: спочатку додайте вологі бактеріальні клітини та ацетон у склянку, перемішайте магнітною мішалкою, центрифугуйте та вилийте супернатант, потім використовуйте роторний випарник, щоб сконцентрувати супернатант при 50 градусах , а потім додайте петролейний екстракт з ефіром або н-гексаном, а потім сконцентруйте екстракт за допомогою роторного випарника до густої рідини. Нарешті додайте абсолютний етанол і заморозьте його в холодильнику, щоб відокремити домішки, такі як холестерин. Відфільтрувати та отримати фільтрат.

b. Спосіб подрібнення, дроблення та екстракції

Загальний метод подрібнення та метод екстракції подрібнення такий: спочатку візьміть вологі бактеріальні клітини в ступку, додайте невелику кількість кварцового піску, ацетону та антиоксидантів для швидкого подрібнення, подрібніть деякий час, потім відцентрифугуйте, вилийте супернатант після центрифугування, а потім додайте петролейний екстракт з ефіром або н-гексаном, а потім концентруйте екстракт за допомогою роторного випарника до густої рідини. Нарешті додайте абсолютний етанол і заморозьте його в холодильнику, щоб відокремити домішки, такі як холестерин. Відфільтрувати та отримати фільтрат.

в. Метод ультразвукового дроблення та екстракції

Загальний метод ультразвукового дроблення та екстракції полягає в наступному: спочатку додайте ацетон до вологих бактеріальних клітин, щоб приготувати бактеріальну суспензію, потім використовуйте ультразвуковий руйнівник клітин, щоб подрібнити бактеріальні клітини в умовах крижаної бані, і, нарешті, центрифугуйте для екстракції.

Роль вільного радикала scпомста

Коензим Q є перетворювачем енергії в мітохондріях клітин. Він бере участь у «циклі трикарбонових кислот», переносячи та передаючи електрони для виробництва АТФ (аденозинтрифосфату), тобто енергетичного фактора клітинного метаболізму. Експерименти показали, що після того, як коензим Q10 в організмі стає алкоголем, він може безпосередньо реагувати з вільними радикалами пероксиду для регенерації VE, і незалежно та синергетично відігравати роль антиоксиданту.

Зниження імунної функції зі старінням є результатом дії вільних радикалів і вільнорадикальних реакцій. Коензим Q10, як сильний антиоксидант, може пригнічувати диференціацію рецепторів і клітин на імунних клітинах вільними радикалами окремо або в поєднанні з вітаміном B6 (піридоксин), і має модифікаційний ефект на систему мікротрубочок, пов'язану з активністю, посилює імунну систему і затримує старіння.

Роль захисту шкіри

Коензим Q10 проникає в шар шкіри, послаблюючи реакцію окислення фотонів, і може активувати специфічні фосфорильовані тирозинкінази за допомогою токоферолу. Запобігає окислювальному пошкодженню ДНК, пригнічує експресію колагенази у фібробластах шкіри людини під ультрафіолетовим світлом і захищає шкіру від пошкодження. Великі дослідження показують, що коензим Q10 пригнічує перекисне окислення ліпідів, зменшує утворення вільних радикалів, захищає активний центр СОД та його структуру від окисного пошкодження вільними радикалами, підвищує активність таких ферментів, як СОД в організмі, пригнічує апоптоз клітин, викликаний окисним стресом. , і має значний антиоксидантний ефект.

Підвищення імунітету

Коензим Q10 є природним антиоксидантом і ініціатором клітинного метаболізму, що виробляється самими клітинами. Він має функцію захисту та відновлення цілісності структури біологічної мембрани та стабілізації мембранного потенціалу. Він є неспецифічним підсилювачем імунітету організму, тому виявляє чудову дію проти втоми. Коензим Q10 підтримує клітини в хорошому і здоровому стані, завдяки чому організм наповнюється життєвою силою і силою мозку.

Посилення енергетичного ефекту м'язів

Дослідження показали, що прийом коензиму Q10 у дозі 100-150 мг/день може значно покращити стан людей, які страждають від м’язової дистрофії. Важкі фізичні вправи знижують вміст коензиму Q10 в крові, а щоденне споживання 60 мг може покращити працездатність спортсменів. Багато людей із зайвою вагою мають дуже низький рівень коензиму Q10, і добавки можуть допомогти їм схуднути. Це пояснюється тим, що коензим Q10 може прискорити метаболізм жиру, забезпечуючи кінцівки та мозок достатньою кількістю енергії та підвищуючи життєвий тонус.

(1) Харчове поле

Коензим Q10 також широко використовується в харчовій промисловості. Його додають до певних харчових продуктів, таких як харчові добавки, напої, хліб, цукерки тощо, щоб підвищити їх харчову цінність. Крім того, він також використовується для покращення антиоксидантних властивостей їжі, що допомагає запобігти її псуванню та гниттю.

(2) Сфера медицини

Коензим Q10 також широко використовується в медицині і відіграє важливу роль у підтримці здоров'я людини. Він використовується для лікування різних захворювань, таких як хвороби серця, рак, нейродегенеративні захворювання тощо. Дослідження показали, що коензим Q10 може допомогти покращити здоров’я серця, зменшити втому, підвищити імунітет і мати ефект проти старіння.

(3) Косметична сфера

Коензим Q10 також використовується в різних косметичних засобах через його антиоксидантні та протизапальні властивості. Ці властивості можуть допомогти уповільнити старіння шкіри та покращити сяйво та еластичність шкіри. Коензим Q10 є важливим інгредієнтом багатьох засобів по догляду за шкірою та косметичних процедур.

(4) Кормове поле худоби

У тваринництві коензим Q10 також використовується в кормах. Коензим Q10 додають до кормів для худоби та птиці, таких як свині та кури, для сприяння їх росту та розвитку, покращення якості м’яса та яєць та підвищення стійкості до хвороб. У той же час це також може покращити репродуктивну продуктивність і збільшити швидкість відтворення. Дослідження показали, що коензим Q10 може збільшити швидкість росту та врожайність тварин і підвищити їх здатність протистояти хворобам. Тому він широко використовується в кормах для тваринництва для підвищення економічної вигоди.

Щоб підвищити біодоступність коензиму Q10, важливо підібрати відповідні формули на основі різних потреб застосування, що забезпечить краще вивільнення та функціонування в організмі. Покладаючись на нашу технологічну платформу розділення та екстракції, HSF Biotech виробляє коензим Q10 за допомогою технології мікрокапсулювання дисперсії в холодній воді. Це забезпечує стабільну продуктивність, суворий контроль над слідами забруднюючих речовин і хорошу текучість. Він швидко диспергується в холодній воді, що робить його придатним для різних застосувань, таких як тверді напої, гумки та премікси. Його можна поєднувати з вітаміном Е/рослинними оліями та широко використовується серед інших продуктів у функціональних продуктах харчування та м’яких капсулах.

Для отримання додаткової інформації, будь ласка, зв'яжіться з нами:

Електронна пошта:sales@healthfulbio.com

Whatsapp: +86 18992720900