Как се ферментира CoQ10?

Коензим Q10 (коензим Q10, CoQ10) е мастноразтворимо хиноново съединение. Като естествен коензим, CoQ10 е важен антиоксидант и преносител на електрони за човешкото тяло. Това е критично вещество в дишането, което може да подобри доставката на вътреклетъчен АТФ, да намали свободните радикали в тялото, да устои на окисляването, да помогне за забавяне на стареенето и да подобри имунитета на тялото. Коензим Q10 се използва широко в хранително-вкусовата промишленост, медицината, козметиката и храната за добитък, а търсенето на пазара и техническите приложения се увеличават.

Има три основни метода за производство на коензим Q10: единият е методът на екстракция от растителни и животински тъкани; вторият е методът на химичен синтез; и третият е методът на екстракция от микробна ферментация. Понастоящем основният метод за производство на коензим Q10 е методът на ферментация, който може не само да разшири производствения мащаб, но и да заеме предимство по отношение на производителността.

Селекция на щамове

Въпреки че съдържанието на коензим Q10 в микробните клетки в природата е високо, неговият ферментационен продукт е смес от множество хомолози на коензим Q10, което води до висока цена за пречистване на коензим Q10. Следователно, при ферментационното производство на коензим Q10, изборът на производствени щамове е основният проблем. Съдържанието на коензим Q10 във фотосинтезиращите бактерии (наричани по-нататък PSB) обикновено е високо. По отношение на класификацията PSB принадлежи към разреда Rhodospirillales, разреда Eubacteria, разреда Bacteria, разреда Rhodospirillales и разреда Chlorobacteria. Първият е разделен на Rhodothiobacteriaceae и Rhodospirillaceae. Следователно бактериите Rhodospirillaceae са един от идеалните избори за щамове, произвеждащи коензим Q10-. Производственият капацитет на коензим Q10 на див тип щамове не може да задоволи производствените нужди и те могат да бъдат генетично модифицирани с помощта на конвенционална мутагенеза и техники на генно инженерство.

Оптимизиране на условията на ферментация

В допълнение към използването на теорията за метаболитен контрол за избор на мутанти с висок добив или конструиране на рекомбинантни щамове за увеличаване на добива на ферментация, оптимизирането на условията на ферментация на производствените бактерии също е важен и ефективен начин за увеличаване на добива на ферментация.

• Оптимизиране на хранителната среда

При ферментацията на коензим Q10 се провеждат експерименти за оптимизиране на ферментацията чрез избор на източници на въглерод, източници на азот, растежни фактори, неорганични соли и т.н. от различни източници, за да се определи съставът на хранителната среда. Проучванията показват, че металните йони, особено Mg2+, Fe2+ и Mn2+, насърчават производството на коензим Q10 при ферментация. В допълнение, прекурсорите могат значително да увеличат добива на продукти и, при определени условия, могат също така да контролират потока от продукти на бактериалния анаболизъм. Съобщава се, че прекурсорите, добавени към производството на коензим Q10 при ферментация, включват р-хидроксибензоена киселина, мевалонат, изопентанол и гераниол.

• Оптимизиране на културните условия

а. Разбъркване-аериране

Ефектите от разбъркване-аериране върху добива на коензим Q10 варират в зависимост от производствения щам. Едната е, че може да насърчи ферментационното производство на коензим Q10; другото е, че има инхибиторен ефект. Проучванията показват, че цитоплазмената мембрана на бактериите, отглеждани при условия на ограничен кислород, е добре развита и има многослойна структура и фотореакционният център на PSB е разположен тук, което може да доведе до по-високо съдържание на коензим Q10 в сравнение с бактериите, отглеждани при достатъчно кислород условия на доставка.

b. Светлина

Бактериите Rhodospirillaceae могат да извършват както задължителна анаеробна бактериална фотосинтеза, така и аеробно дишане и ферментация. Car и Excell съобщиха, че PSB има високо производство на коензим Q10 при леки анаеробни условия, но след като се премине към тъмна аеробна култура, производството ще спадне рязко.

c. pH

Първоначалната стойност на pH ще повлияе на скоростта на бактериално използване на субстрата и структурното състояние на клетката, като по този начин ще повлияе на скоростта на растеж на бактериите и промените в метаболитите. Wang Genhua и др. проведоха експеримент с разклащаща колба върху Rhizobium leguminosarum и установиха, че бактериите произвеждат повече коензим Q10 при киселинни условия, отколкото при алкални условия. Количеството на вътреклетъчния коензим Q10 е най-високо при pH 5.

d. Време за култивиране

Йошида и др. установяват, че съдържанието на коензим Q10 е по-високо, когато бактериите са в ранния стадий на стабилния период. Zhu Xufen и др. също вярва, че съдържанието на CoQ10 в бактериите продължава да се увеличава с увеличаването на времето за култивиране, достигайки най-високото ниво в ранните и средните етапи на стабилния период и след това започва да намалява.

• Оптимизиране на модела на обучение

Режимите на култивиране се разделят на периодична ферментация, периодична ферментация с захранване, периодична ферментация с захранване, непрекъсната ферментация и т.н. Различните режими на култивиране имат своите предимства и недостатъци, а режимът на култивиране може пряко да повлияе на производството на коензим Q10. Понастоящем културата на захранване е по-обещаваща. Партидата с захранване може да избегне натрупването на метаболизма и да получи по-висока клетъчна плътност, да удължи процеса на ферментация и да натрупа голямо количество продукт. Чрез изследване на дихателната интензивност на бактериите, произвеждащи коензим Q10-, връзката между метаболизма на захарта и производството на коензим Q10 и кинетичния анализ на доставката на кислород и глюкоза, беше установено, че поддържането на ниска концентрация на глюкоза по време на процесът на ферментация е благоприятен за образуването на продукта. Следователно може да се използва и Fed-batch култура. Изследване на радиоактивни ризобии установи, че смесената периодична ферментация със захароза и подходящо количество ликьор от царевични пържоли може значително да увеличи производството на коензим Q10, а съдържанието на вътреклетъчния коензим Q10 се увеличи с 33%.

Екстракция на коензимe Q10

Тъй като коензим Q10 е вътреклетъчен продукт, получен от микробна ферментация, клетъчната стена трябва първо да се разруши по време на процеса на екстракция. Следователно разрушаването на клетките е една от ключовите стъпки в извличането на коензим Q10, което пряко влияе върху биологичната активност, добива и цената на коензим Q10. След преглед на литературата установихме, че има много методи за извличане на коензим Q10. Тази статия обобщава и сравнява няколко често използвани метода за извличане.

• Метод за екстракция на осапуняване

Методът на осапуняваща екстракция прехвърля голямо количество неразтворими във вода компоненти като глицериди на мастни киселини и различни свободни мастни киселини, съдържащи се в екстракта на коензим Q10, във водната фаза, докато мастноразтворимият коензим Q10 остава в органичната фаза и след това се екстрахира с помощта на органичен разтворител. , като по този начин подобрява неговата чистота и капацитет за извличане. Общите методи за екстракция на осапуняване включват основно метода на екстракция на алкохолно-алкално осапунване и метода на екстракция на алкално осапунване.

а. Алкохолно-алкален осапуняващ метод за екстракция

Общият метод на метода за екстракция на алкохолно-алкално осапуняване е: първо добавете пирогалова киселина с масова част от около 7% към бактериалните клетки, след това бавно добавете 1,3~1,5 пъти обема разтвор на натриев хидроксид-етанол, разбъркайте и след това добавете n-хексан. Нагрява се под обратен хладник за екстракция и бързо се охлажда до стайна температура. След това използвайте подходящо количество петролев етер за многократно екстрахиране, промийте с вода до неутрална реакция, концентрирайте с вода, раздробете под вакуум и изпарете на ротационен изпарител, за да отстраните органичния разтворител, и накрая разтворете с абсолютен етанол. При алкохолно-алкалния метод на осапуняване, поради наличието на етанол, дългосрочното осапунване може да доведе до транспониране на метокси групата в коензим Q10 и етокси групата в етанол, което води до единични или двойни етокси производни.

b.Метод на алкална осапуняваща екстракция

Общият метод на алкално осапунване метод за екстракция е: първо добавете кисела вода към бактериите, загрейте и кипете на водна баня за 3 часа, бавно добавете натриев хидроксид, разреден до определено кратно количество, след това кипете на обратен хладник за известно време и бързо охладете до стайна температура. След това добавете излужване с органичен разтворител 2 до 3 пъти, вземете супернатантата и я измийте с вода до неутрална реакция, след това вземете вода и концентрирайте, концентрирайте под вакуум и ротационно изпаряване за отстраняване на органичния разтворител и накрая го разтворете с абсолютен етанол. В сравнение с метода на алкална осапуняваща екстракция, въпреки че разтворът предизвиква феномен на емулгиране, методът на алкална осапуняваща екстракция има по-високо екстрахирано количество коензим Q10 и произвежда по-малко примеси.

• Метод за екстракция на клетъчно разрушаване

а. Метод на екстракция чрез разбъркване на органични разтворители и раздробяване

Общият метод за разбъркване на органични разтворители и метод на раздробяване на екстракция е: първо добавете мокри бактериални клетки и ацетон в чаша, разбъркайте с магнитна бъркалка, центрофугирайте и излейте супернатантата, след това използвайте ротационен изпарител, за да концентрирате супернатантата при 50 градуса , и след това добавете петролен екстракт с етер или n-хексан и след това концентрирайте екстракта с ротационен изпарител до гъста течност. Накрая добавете абсолютен етанол и го замразете в хладилника, за да отделите примеси като холестерол. Филтрува се и се събира филтратът.

b. Метод на смилане, раздробяване и екстракция

Общият метод на смилане и метод на екстракция на смачкване е: първо вземете мокрите бактериални клетки в хаван, добавете малко количество кварцов пясък, ацетон и антиоксиданти за бързо смилане, смилайте известно време, след това центрофугирайте, изсипете супернатантата след центрофугиране и след това добавете петролен екстракт с етер или n-хексан и след това концентрирайте екстракта с ротационен изпарител до гъста течност. Накрая добавете абсолютен етанол и го замразете в хладилника, за да отделите примеси като холестерол. Филтрува се и се събира филтратът.

c. Ултразвуков метод за раздробяване и екстракция

Общият метод на ултразвуково раздробяване и екстракция е както следва: първо добавете ацетон към мокрите бактериални клетки, за да приготвите бактериална суспензия, след това използвайте ултразвуков клетъчен разрушител, за да раздробите бактериалните клетки при условия на ледена баня и накрая центрофугирайте за екстракция.

Ролята на свободния радикал scотмъщаващ

Коензим Q е преобразувател на енергия в митохондриите на клетките. Той участва в "цикъла на трикарбоксилната киселина" чрез прехвърляне и предаване на електрони за производство на АТФ (аденозин трифосфат), тоест енергиен фактор за клетъчния метаболизъм. Експериментите показват, че след като коензим Q10 в тялото се превърне в алкохол, той може директно да реагира с пероксидни свободни радикали, за да регенерира VE и независимо и синергично да играе ролята на антиоксидант.

Намаляването на имунната функция с напредването на възрастта е резултат от свободните радикали и реакциите на свободните радикали. Коензим Q10, като силен антиоксидант, може да инхибира диференциацията на рецепторите и клетките на имунните клетки от свободните радикали самостоятелно или в комбинация с витамин B6 (пиридоксин) и има модифициращ ефект върху системата на микротубулите, свързан с активността, подобрява имунната система , и забавя стареенето.

Ролята за защита на кожата

Коензим Q10 прониква в растежния слой на кожата, за да отслаби окислителната реакция на фотоните и може да активира специфични фосфорилирани тирозин кинази с помощта на токоферол. Предотвратява окислителното увреждане на ДНК, инхибира експресията на колагеназа във фибробластите на човешката кожа под ултравиолетова светлина и предпазва кожата от увреждане. Обширни изследвания показват, че коензим Q10 инхибира липидната пероксидация, намалява генерирането на свободни радикали, защитава активния център на SOD и неговата структура от окислително увреждане на свободните радикали, повишава активността на ензими като SOD в тялото, инхибира клетъчната апоптоза, предизвикана от оксидативен стрес , и има значителен антиоксидантен ефект.

Подобряване на имунитета

Коензим Q10 е естествен антиоксидант и инициатор на клетъчния метаболизъм, произведен от самите клетки. Той има функцията да защитава и възстановява целостта на структурата на биологичната мембрана и да стабилизира мембранния потенциал. Той е неспецифичен имуностимулатор на организма, така че показва отличен ефект против умора. Коензим Q10 поддържа клетките в добро и здраво състояние, така че тялото е изпълнено с жизненост и мозъчна сила.

Увеличете мускулния енергиен ефект

Проучванията показват, че добавянето на 100~150 mg/ден коензим Q10 може значително да подобри състоянието на хора, страдащи от мускулна дистрофия. Тежките физически упражнения намаляват кръвното съдържание на коензим Q10 и дневната добавка от 60 mg може да подобри функцията на спортистите. Много хора с наднормено тегло имат много ниски нива на коензим Q10 и добавките могат да им помогнат да отслабнат. Това е така, защото коензим Q10 може да ускори метаболизма на мазнините, осигурявайки на крайниците и мозъка достатъчно енергийно снабдяване и повишавайки жизнеността.

(1) Хранително поле

Коензим Q10 се използва широко и в хранително-вкусовата промишленост. Добавя се към определени храни, като хранителни добавки, напитки, хляб, бонбони и др., за да се повиши тяхната хранителна стойност. В допълнение, той се използва и за подобряване на антиоксидантните свойства на храната, което помага за предотвратяване на развалянето и гниенето на храната.

(2) Област на медицината

Коензим Q10 се използва широко и в областта на медицината и играе важна роля в поддържането на човешкото здраве. Използва се за лечение на различни заболявания като сърдечни заболявания, рак, невродегенеративни заболявания и др. Проучванията показват, че коензим Q10 може да помогне за подобряване на здравето на сърцето, намаляване на умората, подобряване на имунитета и има ефект против стареене.

(3) Козметична област

Коензим Q10 се използва и в различни козметични продукти поради своите антиоксидантни и противовъзпалителни свойства. Тези свойства могат да помогнат за забавяне на стареенето на кожата и да подобрят блясъка и еластичността на кожата. Коензим Q10 е важна съставка в много продукти за грижа за кожата и козметични процедури.

(4) Фуражно поле за добитък

В животновъдството коензим Q10 се използва и във фуражите. Коензим Q10 се добавя към храната на добитък и птици като прасета и пилета, за да насърчи растежа и развитието им, да подобри качеството на месото и яйцата и да подобри устойчивостта към болести. В същото време може също така да подобри репродуктивната способност и да увеличи скоростта на възпроизвеждане. Проучванията показват, че коензим Q10 може да увеличи скоростта на растеж и добива на животни и да подобри способността им да устояват на болести. Следователно, той се използва широко във фуража за животновъдство за подобряване на икономическите ползи.

За да се подобри бионаличността на коензим Q10, е важно да се изберат подходящи формулировки въз основа на различните нужди на приложение, което позволява по-добро освобождаване и функциониране в тялото. Разчитайки на нашата технологична платформа за разделяне и екстракция, HSF Biotech произвежда коензим Q10, използвайки технология за микрокапсулиране на дисперсия в студена вода. Това гарантира стабилна производителност, строг контрол върху следи от замърсители и добра течливост. Бързо се диспергира в студена вода, което го прави подходящ за различни приложения като твърди напитки, гуми и премикси. Може да се комбинира с витамин Е/растителни масла и се използва широко във функционални храни и меки капсули, наред с други продукти.

За повече подробности, моля свържете се с нас:

Имейл:sales@healthfulbio.com

Whatsapp: +86 18992720900