Kako poteka fermentacija CoQ10?

Koencim Q10 (koencim Q10, CoQ10) je v maščobi topna kinonska spojina. Kot naravno prisoten koencim je CoQ10 bistven antioksidant in prenašalec elektronov za človeško telo. Je kritična snov pri dihanju, ki lahko poveča oskrbo znotrajceličnega ATP, zmanjša proste radikale v telesu, se upre oksidaciji, pomaga upočasniti staranje in izboljša telesno odpornost. Koencim Q10 se pogosto uporablja na področju hrane, medicine, kozmetike in krme za živino, povpraševanje na trgu in tehnične uporabe pa naraščajo.

Obstajajo tri glavne metode za proizvodnjo koencima Q10: ena je metoda ekstrakcije iz rastlinskih in živalskih tkiv; druga je metoda kemijske sinteze; in tretja je metoda ekstrakcije iz mikrobne fermentacije. Trenutno je glavna metoda za proizvodnjo koencima Q10 metoda fermentacije, ki lahko ne samo razširi proizvodni obseg, ampak tudi pridobi prednost v smislu produktivnosti.

Izbor sevov

Čeprav je vsebnost koencima Q10 v mikrobnih celicah v naravi visoka, je produkt njegove fermentacije mešanica več homologov koencima Q10, kar povzroča visoke stroške čiščenja koencima Q10. Zato je pri fermentacijski proizvodnji koencima Q10 izbira proizvodnih sevov primarno vprašanje. Vsebnost koencima Q10 v fotosintetskih bakterijah (v nadaljevanju PSB) je na splošno visoka. Glede na klasifikacijo spada PSB v red Rhodospirillales, red Eubacteria, red Bacteria, red Rhodospirillales in red Chlorobacteria. Prve delimo na Rhodothiobacteriaceae in Rhodospirillaceae. Zato so bakterije Rhodospirillaceae ena od idealnih izbir za seve, ki proizvajajo koencim Q10-. Zmogljivost proizvodnje koencima Q10 sevov divjega tipa ne more zadostiti proizvodnim potrebam in jih je mogoče gensko spremeniti s konvencionalno mutagenezo in tehnikami genskega inženiringa.

Optimizacija pogojev fermentacije

Poleg uporabe teorije nadzora presnove za izbiro mutantov z visokim izkoristkom ali konstruiranje rekombinantnih sevov za povečanje izkoristka fermentacije je optimizacija pogojev fermentacije proizvodnih bakterij prav tako pomemben in učinkovit način za povečanje izkoristka fermentacije.

• Optimizacija gojišča

Pri fermentaciji koencima Q10 se izvajajo poskusi optimizacije fermentacije z izbiro virov ogljika, virov dušika, rastnih faktorjev, anorganskih soli itd. iz različnih virov, da se določi sestava gojišča kulture. Študije so pokazale, da kovinski ioni, zlasti Mg2+, Fe2+ in Mn2+, spodbujajo fermentacijsko proizvodnjo koencima Q10. Poleg tega lahko prekurzorji znatno povečajo izkoristek produktov in pod določenimi pogoji lahko nadzorujejo tudi pretok produktov bakterijskega anabolizma. Poročali so, da predhodniki, dodani fermentacijski proizvodnji koencima Q10, vključujejo p-hidroksibenzojsko kislino, mevalonat, izopentanol in geraniol.

• Optimizacija kulturnih pogojev

a. Mešanje-prezračevanje

Učinki agitacije-zračenja na izkoristek koencima Q10 se razlikujejo glede na proizvodni sev. Ena je, da lahko spodbuja fermentacijsko proizvodnjo koencima Q10; drugo je, da ima zaviralni učinek. Študije so pokazale, da je citoplazemska membrana bakterij, ki rastejo v pogojih z omejenim vnosom kisika, dobro razvita in ima večplastno strukturo, fotoreakcijski center PSB pa se nahaja tukaj, kar lahko povzroči višjo vsebnost koencima Q10 kot bakterije, ki rastejo v zadostni količini kisika. pogoji dobave.

b. Svetloba

Bakterije Rhodospirillaceae lahko izvajajo tako obvezno anaerobno bakterijsko fotosintezo kot tudi aerobno dihanje in fermentacijo. Car in Excell sta poročala, da ima PSB visoko proizvodnjo koencima Q10 v lahkih anaerobnih pogojih, ko pa se preklopi na temno aerobno kulturo, bo proizvodnja močno padla.

c. pH

Začetna vrednost pH bo vplivala na stopnjo bakterijske izrabe substrata in strukturno stanje celice, s čimer bo vplivala na hitrost rasti bakterij in spremembe metabolitov. Wang Genhua et al. je izvedel poskus s stresanjem bučke na Rhizobium leguminosarum in ugotovil, da bakterije proizvedejo več koencima Q10 v kislih pogojih kot v alkalnih pogojih. Količina znotrajceličnega koencima Q10 je največja pri pH 5.

d. Čas gojenja

Yoshida idr. ugotovili, da je vsebnost koencima Q10 višja, ko so bile bakterije v zgodnji fazi stabilnega obdobja. Zhu Xufen idr. je tudi verjel, da je vsebnost CoQ10 v bakterijah še naprej naraščala s podaljševanjem časa gojenja in dosegla najvišjo raven v zgodnjih in srednjih fazah stabilnega obdobja, nato pa je začela upadati.

• Optimizacija modela usposabljanja

Načini kulture so razdeljeni na serijsko fermentacijo, serijsko fermentacijo z dovajanjem, serijsko fermentacijo z dovajanjem, kontinuirano fermentacijo itd. Različni načini kulture imajo svoje prednosti in slabosti, način kulture pa lahko neposredno vpliva na proizvodnjo koencima Q10. Trenutno je bolj obetavna serijska kultura. Fed-batch se lahko izogne ​​kopičenju metabolizma in pridobi večjo gostoto celic, podaljša proces fermentacije in nabere veliko količino izdelka. S študijo intenzivnosti dihanja bakterij, ki proizvajajo koencim Q10-, korelacije med presnovo sladkorja in proizvodnjo koencima Q10 ter kinetične analize oskrbe s kisikom in glukoze je bilo ugotovljeno, da vzdrževanje nizke koncentracije glukoze med proces fermentacije je ugoden za nastanek izdelka. Zato se lahko uporablja tudi Fed-batch kultura. Raziskave o radioaktivni rizobiji so pokazale, da lahko mešana šaržna fermentacija s saharozo in ustrezno količino tekočine iz koruznega pečenja znatno poveča proizvodnjo koencima Q10, njegova znotrajcelična vsebnost koencima Q10 pa se je povečala za 33 %.

Ekstrakcija koencimae Q10

Ker je koencim Q10 znotrajcelični produkt, pridobljen z mikrobno fermentacijo, je treba med postopkom ekstrakcije najprej razbiti celično steno. Zato je razgradnja celic eden ključnih korakov pri ekstrakciji koencima Q10, ki neposredno vpliva na biološko aktivnost, izkoristek in stroške koencima Q10. Po pregledu literature smo ugotovili, da obstaja veliko metod za pridobivanje koencima Q10. Ta članek povzema in primerja več pogosto uporabljenih metod ekstrakcije.

• Metoda ekstrakcije saponifikacije

Metoda ekstrakcije s saponifikacijo prenese veliko količino v vodi netopnih komponent, kot so gliceridi maščobnih kislin in različne proste maščobne kisline, ki jih vsebuje ekstrakt koencima Q10, v vodno fazo, medtem ko koencim Q10, topen v maščobi, ostane v organski fazi in nato ekstrahiramo z organskim topilom. , s čimer se izboljša njegova čistost in zmogljivost ekstrakcije. Običajne metode ekstrakcije saponifikacije vključujejo predvsem metodo alkoholno-alkalne ekstrakcije saponifikacije in metodo alkalne ekstrakcije saponifikacije.

a. Ekstrakcijska metoda alkoholno-alkalnega umiljenja

Splošna metoda alkoholno-alkalne metode ekstrakcije saponifikacije je: najprej dodajte pirogalno kislino z masnim deležem približno 7% bakterijskim celicam, nato počasi dodajte 1,3-1,5-kratni volumen raztopine natrijevega hidroksida-etanola, premešajte in nato dodajte n-heksan. Refluktirajte za ekstrakcijo in hitro ohladite na sobno temperaturo. Nato uporabite ustrezno količino petroletra za večkratno ekstrakcijo, sperite z vodo do nevtralnega stanja, koncentrirajte z vodo, vakuumsko zdrobite in rotacijsko uparite, da odstranite organsko topilo, in končno raztopite z absolutnim etanolom. Pri metodi alkoholno-alkalnega umiljenja lahko zaradi prisotnosti etanola dolgotrajno umiljenje povzroči prenos metoksi skupine v koencimu Q10 in etoksi skupine v etanolu, kar ima za posledico enojne ali dvojne etoksi derivate.

b. Metoda ekstrakcije z alkalnim umiljenjem

Splošna metoda ekstrakcijske metode alkalnega umiljenja je: najprej dodamo kislo vodo bakterijam, segrevamo in refluktiramo v vodni kopeli 3 ure, počasi dodamo natrijev hidroksid, razredčen do določenega večkratnika, nato nekaj časa refluksiramo in hitro ohladimo do sobna temperatura. Nato 2- do 3-krat dodajte izpiranje z organskim topilom, vzemite supernatant in ga sperite z vodo do nevtralnega stanja, nato vzemite vodo in koncentrirajte, vakuumsko koncentriranje in rotacijsko izparevanje, da odstranite organsko topilo, in ga končno raztopite z absolutnim etanolom. V primerjavi z metodo ekstrakcije z alkalnim umiljenjem, čeprav raztopina povzroči pojav emulgiranja, ima metoda ekstrakcije z alkalno umiljenjem večjo ekstrakcijsko količino koencima Q10 in proizvede manj nečistoč.

• Metoda ekstrakcije motenj celic

a. Metoda ekstrakcije z mešanjem organskih topil in drobljenjem

Splošna metoda mešanja organskih topil in metoda ekstrakcije z drobljenjem je: najprej dodajte mokre bakterijske celice in aceton v čašo, premešajte z magnetno mešalno palico, centrifugirajte in izlijte supernatant, nato uporabite rotacijski uparjalnik za koncentriranje supernatanta pri 50 stopinjah. , in nato dodajte ekstrakt petroleja z etrom ali n-heksanom in nato koncentrirajte ekstrakt z rotacijskim uparjalniku do goste tekočine. Na koncu dodajte absolutni etanol in ga zamrznite v hladilniku, da ločite nečistoče, kot je holesterol. Filtrirajte in pridobite filtrat.

b. Metoda mletja, drobljenja in ekstrakcije

Splošna metoda mletja in metode ekstrakcije z drobljenjem je: najprej vzemite mokre bakterijske celice v terilnico, dodajte majhno količino kremenčevega peska, acetona in antioksidantov za hitro mletje, mletje nekaj časa, nato centrifugirajte, prelijte supernatant po centrifugiranjem in nato dodajte petrolej Ekstrakt z etrom ali n-heksanom in nato koncentrirajte ekstrakt z rotacijskim uparjalnikom v gosto tekočino. Na koncu dodajte absolutni etanol in ga zamrznite v hladilniku, da ločite nečistoče, kot je holesterol. Filtrirajte in pridobite filtrat.

c. Ultrazvočna metoda drobljenja in ekstrakcije

Splošna metoda ultrazvočnega drobljenja in ekstrakcije je naslednja: najprej dodajte aceton mokrim bakterijskim celicam, da pripravite bakterijsko suspenzijo, nato uporabite ultrazvočni celični motilec, da zdrobite bakterijske celice v ledeni kopeli, in končno centrifugirajte za ekstrakcijo.

Vloga prostih radikalov scmaščevanje

Koencim Q je pretvornik energije v mitohondrijih celic. Sodeluje v "ciklu trikarboksilne kisline" s prenašanjem in oddajanjem elektronov za proizvodnjo ATP (adenozin trifosfata), to je energijskega dejavnika za celično presnovo. Eksperimenti so pokazali, da koencim Q10 v telesu postane alkohol, lahko neposredno reagira s peroksidnimi prostimi radikali, da regenerira VE, in samostojno in sinergistično igra vlogo antioksidanta.

Upad imunske funkcije s staranjem je posledica prostih radikalov in reakcij prostih radikalov. Koencim Q10 kot močan antioksidant lahko zavira diferenciacijo receptorjev in celic na imunskih celicah s prostimi radikali sam ali v kombinaciji z vitaminom B6 (piridoksin) in ima modifikacijski učinek na mikrotubulni sistem, povezan z aktivnostjo, krepi imunski sistem in upočasnjuje staranje.

Vloga zaščite kože

Koencim Q10 prodre v rastno plast kože, da oslabi oksidacijsko reakcijo fotonov in lahko s pomočjo tokoferola aktivira specifične fosforilirane tirozin kinaze. Preprečuje oksidativno poškodbo DNK, zavira izražanje kolagenaze v fibroblastih človeške kože pod ultravijolično svetlobo in ščiti kožo pred poškodbami. Obsežne raziskave kažejo, da koencim Q10 zavira peroksidacijo lipidov, zmanjšuje nastajanje prostih radikalov, ščiti aktivni center SOD in njegovo strukturo pred oksidativnimi poškodbami prostih radikalov, povečuje aktivnost encimov, kot je SOD v telesu, zavira celično apoptozo, ki jo povzroča oksidativni stres. in ima izrazit antioksidativni učinek.

Krepitev imunosti

Koencim Q10 je naravni antioksidant in sprožilec celičnega metabolizma, ki ga proizvajajo celice same. Ima funkcijo zaščite in obnavljanja integritete strukture biološke membrane in stabilizacije membranskega potenciala. Je nespecifični imunski spodbujevalec telesa, zato izkazuje odličen učinek proti utrujenosti. Koencim Q10 ohranja celice v dobrem in zdravem stanju, zato je telo polno vitalnosti in možganske moči.

Povečajte učinek mišične energije

Študije so pokazale, da lahko dodatek 100-150 mg/dan koencima Q10 bistveno izboljša stanje ljudi z mišično distrofijo. Težka telesna vadba zmanjša vsebnost koencima Q10 v krvi, dnevni dodatek 60 mg pa lahko izboljša delovanje športnikov. Številni ljudje s prekomerno telesno težo imajo zelo nizko raven koencima Q10 in dodajanje dodatkov jim lahko pomaga pri izgubi teže. To je zato, ker lahko koencim Q10 pospeši metabolizem maščob, s čimer zagotovi udom in možganom zadostno oskrbo z energijo in poveča vitalnost.

(1) Področje prehrane

Koencim Q10 se pogosto uporablja tudi v prehrambeni industriji. Dodajajo ga nekaterim živilom, kot so prehranska dopolnila, pijače, kruh, sladkarije ipd., da povečajo njihovo hranilno vrednost. Poleg tega se uporablja tudi za izboljšanje antioksidativnih lastnosti hrane, kar pomaga preprečevati kvarjenje in razpadanje hrane.

(2) Medicinsko področje

Koencim Q10 se pogosto uporablja tudi v medicini in ima pomembno vlogo pri ohranjanju zdravja ljudi. Uporablja se za zdravljenje različnih bolezni, kot so bolezni srca, rak, nevrodegenerativne bolezni itd. Študije so pokazale, da lahko koencim Q10 pomaga izboljšati zdravje srca, zmanjšati utrujenost, izboljšati imunost in deluje proti staranju.

(3) Kozmetično področje

Koencim Q10 se zaradi svojih antioksidativnih in protivnetnih lastnosti uporablja tudi v različnih kozmetičnih izdelkih. Te lastnosti lahko pomagajo upočasniti staranje kože ter izboljšati sijaj in elastičnost kože. Koencim Q10 je pomembna sestavina številnih izdelkov za nego kože in lepotnih tretmajev.

(4) Krmišče za živino

V živinoreji se koencim Q10 uporablja tudi v krmi. Koencim Q10 dodajamo krmi živine in perutnine, kot so prašiči in piščanci, za spodbujanje njihove rasti in razvoja, izboljšanje kakovosti mesa in jajc ter povečanje odpornosti proti boleznim. Hkrati lahko izboljša tudi reproduktivno zmogljivost in poveča stopnjo razmnoževanja. Študije so pokazale, da lahko koencim Q10 poveča stopnjo rasti in donos živali ter poveča njihovo sposobnost odpornosti proti boleznim. Zato se pogosto uporablja v živinorejski krmi za izboljšanje gospodarskih koristi.

Za povečanje biološke uporabnosti koencima Q10 je pomembno izbrati ustrezne formulacije glede na različne potrebe uporabe, kar omogoča boljše sproščanje in delovanje v telesu. S pomočjo naše tehnološke platforme za ločevanje in ekstrakcijo HSF Biotech proizvaja koencim Q10 s tehnologijo mikrokapsulacije disperzije v hladni vodi. To zagotavlja stabilno delovanje, strog nadzor nad sledovi onesnaževal in dobro pretočnost. Hitro se razprši v mrzli vodi, zaradi česar je primeren za različne namene, kot so trdne pijače, gumiji in predmešanice. Lahko se kombinira z vitaminom E/rastlinskimi olji in se med drugimi izdelki pogosto uporablja v funkcionalnih živilih in mehkih kapsulah.

Za več podrobnosti nas kontaktirajte:

E-pošta:sales@healthfulbio.com

Whatsapp: +86 18992720900