Hoe wordt CoQ10 gefermenteerd?

Co-enzym Q10 (co-enzym Q10, CoQ10) is een in vet oplosbare chinonverbinding. Als natuurlijk voorkomend co-enzym is CoQ10 een essentiële antioxidant en elektronentransporteur voor het menselijk lichaam. Het is een cruciale stof bij de ademhaling, die de toevoer van intracellulair ATP kan verbeteren, vrije radicalen in het lichaam kan verminderen, oxidatie kan tegengaan, veroudering kan helpen vertragen en de immuniteit van het lichaam kan verbeteren. Co-enzym Q10 wordt veel gebruikt op het gebied van voeding, medicijnen, cosmetica en veevoer, en de marktvraag en technische toepassingen nemen toe.

Er zijn drie hoofdmethoden voor de productie van co-enzym Q10: de eerste is de extractiemethode uit plantaardig en dierlijk weefsel; de tweede is de chemische synthesemethode; en de derde is de extractiemethode uit microbiële fermentatie. Momenteel is de belangrijkste methode voor de productie van co-enzym Q10 de fermentatiemethode, die niet alleen de productieschaal kan vergroten, maar ook een voordeel kan opleveren in termen van productiviteit.

Selectie van stammen

Hoewel het gehalte aan co-enzym Q10 in microbiële cellen in de natuur hoog is, is het fermentatieproduct een mengsel van meerdere co-enzym Q10-homologen, wat resulteert in hoge kosten voor de zuivering van co-enzym Q10. Daarom is bij de fermentatieproductie van co-enzym Q10 de selectie van productiestammen het voornaamste probleem. Het gehalte aan co-enzym Q10 in fotosynthetische bacteriën (hierna PSB genoemd) is over het algemeen hoog. Qua classificatie behoort PSB tot de orde van Rhodospirillales, de orde van Eubacteria, de orde van Bacteria, de orde van Rhodospirillales en de orde van Chlorobacteria. De eerste is verdeeld in Rhodothiobacteriaceae en Rhodopirillaceae. Daarom zijn de Rhodospirillaceae-bacteriën een van de ideale keuzes voor co-enzym Q10-producerende stammen. De productiecapaciteit van co-enzym Q10 van wildtype stammen kan niet voldoen aan de productiebehoeften, en ze kunnen genetisch gemodificeerd worden met behulp van conventionele mutagenese en genetische manipulatietechnieken.

Optimalisatie van fermentatieomstandigheden

Naast het gebruik van de metabolische controletheorie om mutanten met hoge opbrengst te selecteren of recombinante stammen te construeren om de fermentatieopbrengst te verhogen, is het optimaliseren van de fermentatieomstandigheden van productiebacteriën ook een belangrijke en effectieve manier om de fermentatieopbrengst te verhogen.

• Optimalisatie van kweekmedium

Bij de fermentatie van co-enzym Q10 worden fermentatie-optimalisatie-experimenten uitgevoerd door koolstofbronnen, stikstofbronnen, groeifactoren, anorganische zouten, enz. uit verschillende bronnen te selecteren om de samenstelling van het kweekmedium te bepalen. Studies hebben aangetoond dat metaalionen, vooral Mg2+, Fe2+ en Mn2+, de fermentatieproductie van co-enzym Q10 bevorderen. Bovendien kunnen precursoren de opbrengst aan producten aanzienlijk verhogen en, onder bepaalde omstandigheden, ook de stroom van bacteriële anabolismeproducten controleren. Er is gerapporteerd dat de voorlopers die worden toegevoegd aan de fermentatieproductie van co-enzym Q10 p-hydroxybenzoëzuur, mevalonaat, isopentanol en geraniol omvatten.

• Optimalisatie van culturele omstandigheden

A. Roeren-beluchten

De effecten van roeren en beluchten op de opbrengst aan co-enzym Q10 variëren afhankelijk van de productiestam. Eén daarvan is dat het de fermentatieproductie van co-enzym Q10 kan bevorderen; de andere is dat het een remmend effect heeft. Studies hebben aangetoond dat het cytoplasmatische membraan van bacteriën die onder zuurstofgelimiteerde omstandigheden worden gekweekt goed ontwikkeld is en een meerlaagse structuur heeft, en dat het fotoreactiecentrum van PSB zich hier bevindt, wat kan leiden tot een hoger gehalte aan co-enzym Q10 dan bacteriën die onder voldoende zuurstof worden gekweekt. leveringsvoorwaarden.

B. Licht

Rhodospirillaceae-bacteriën kunnen zowel obligate anaerobe bacteriële fotosynthese als aerobe ademhaling en fermentatie uitvoeren. Car en Excell rapporteerden dat PSB onder licht-anaërobe omstandigheden een hoge productie van co-enzym Q10 heeft, maar zodra wordt overgeschakeld op een donker-aërobe cultuur, zal de productie scherp dalen.

C. pH

De initiële pH-waarde zal de snelheid van het bacteriële gebruik van het substraat en de structurele toestand van de cel beïnvloeden, waardoor de groeisnelheid van de bacteriën en de veranderingen in metabolieten worden beïnvloed. Wang Genhua et al. voerde een schudflesexperiment uit met Rhizobium leguminosarum en ontdekte dat de bacterie onder zure omstandigheden meer co-enzym Q10 produceerde dan onder alkalische omstandigheden. De hoeveelheid intracellulair co-enzym Q10 is het hoogst bij pH 5.

D. Teelt tijd

Yoshida et al. ontdekte dat het gehalte aan co-enzym Q10 hoger was toen de bacteriën zich in de vroege fase van de stabiele periode bevonden. Zhu Xufen et al. geloofden ook dat het gehalte aan CoQ10 in de bacteriën bleef toenemen naarmate de kweektijd langer werd, en het hoogste niveau bereikte in de vroege en middenfase van de stabiele periode, en vervolgens begon te dalen.

• Optimalisatie van het trainingsmodel

Cultuurmodi zijn onderverdeeld in batchfermentatie, fed-batchfermentatie, fed-batchfermentatie, continue fermentatie, enz. Verschillende cultuurmodi hebben hun voor- en nadelen, en de cultuurmodus kan de productie van co-enzym Q10 rechtstreeks beïnvloeden. Momenteel is de fed-batchcultuur veelbelovender. Fed-batch kan metabolisme-accumulatie vermijden en een hogere celdichtheid verkrijgen, het fermentatieproces verlengen en een grote hoeveelheid product accumuleren. Door de studie van de ademhalingsintensiteit van co-enzym Q10-producerende bacteriën, de correlatie tussen het suikermetabolisme en de productie van co-enzym Q10, en de kinetische analyse van de zuurstoftoevoer en glucosetoevoer, werd ontdekt dat het handhaven van een lage glucoseconcentratie tijdens het fermentatieproces is bevorderlijk voor de vorming van het product. Daarom kan ook een Fed-batchcultuur worden gebruikt. Uit onderzoek naar radioactieve rhizobia is gebleken dat gemengde, gevoede batchfermentatie met sucrose en een geschikte hoeveelheid maïsstekvloeistof de productie van co-enzym Q10 aanzienlijk kan verhogen, en dat het intracellulaire co-enzym Q10-gehalte met 33% toeneemt.

Extractie van co-enzyme Q10

Omdat Co-enzym Q10 een intracellulair product is dat wordt verkregen door microbiële fermentatie, moet tijdens het extractieproces eerst de celwand worden verstoord. Daarom is celverstoring een van de belangrijkste stappen bij het extraheren van co-enzym Q10, wat een directe invloed heeft op de biologische activiteit, opbrengst en kosten van co-enzym Q10. Na het doornemen van de literatuur kwamen we erachter dat er veel methoden zijn om co-enzym Q10 te extraheren. Dit artikel vat een aantal veelgebruikte extractiemethoden samen en vergelijkt deze.

• Verzepingsextractiemethode

De verzepingsextractiemethode brengt een grote hoeveelheid niet-wateroplosbare componenten zoals vetzuurglyceriden en verschillende vrije vetzuren in het co-enzym Q10-extract over naar de waterfase, terwijl het in vet oplosbare co-enzym Q10 in de organische fase blijft, en wordt vervolgens geëxtraheerd met behulp van een organisch oplosmiddel. , waardoor de zuiverheid en de extractiecapaciteit ervan worden verbeterd. Gebruikelijke verzepingsextractiemethoden omvatten voornamelijk de alcohol-alkaliverzepingsextractiemethode en de alkalische verzepingsextractiemethode.

A. Extractiemethode voor alcohol-alkaliverzeping

De algemene methode voor de alcohol-alkaliverzepingsextractiemethode is: voeg eerst pyrogallisch zuur met een massafractie van ongeveer 7% toe aan de bacteriecellen, voeg vervolgens langzaam 1,3 ~ 1,5 keer het volume natriumhydroxide-ethanoloplossing toe, roer en voeg vervolgens toe n-hexaan. Reflux voor extractie en snel afkoelen tot kamertemperatuur. Gebruik vervolgens een geschikte hoeveelheid petroleumether om meerdere keren te extraheren, was met water tot het neutraal is, concentreer met water, vacuüm vermalen en roterend verdampen om het organische oplosmiddel te verwijderen, en ten slotte oplossen met absolute ethanol. Bij de alcohol-alkali-verzepingsmethode kan langdurige verzeping, vanwege de aanwezigheid van ethanol, leiden tot de omzetting van de methoxygroep in co-enzym Q10 en de ethoxygroep in ethanol, resulterend in enkele of dubbele ethoxyderivaten.

b.Extractiemethode voor alkalische verzeping

De algemene methode voor de alkalische verzepingsextractiemethode is: voeg eerst zuur water toe aan de bacteriën, verwarm en reflux in een waterbad gedurende 3 uur, voeg langzaam natriumhydroxide toe, verdund tot een bepaald veelvoud, voeg dan enige tijd onder terugvloeikoeling toe en koel snel af tot kamertemperatuur. Voeg vervolgens 2 tot 3 keer uitlogen met organisch oplosmiddel toe, neem het supernatant en was het met water tot het neutraal is, neem dan water en concentreer, vacuümconcentratie en rotatieverdamping om het organische oplosmiddel te verwijderen, en los het uiteindelijk op met absolute ethanol. Vergeleken met de alkalische verzepingsextractiemethode heeft de alkalische verzepingsextractiemethode, hoewel de oplossing een emulgeringsverschijnsel veroorzaakt, een hogere extractiehoeveelheid co-enzym Q10 en produceert minder onzuiverheden.

• Extractiemethode voor celverstoring

A. Organische oplosmiddelroer- en breekextractiemethode

De algemene methode voor het roeren en verpletteren van organische oplosmiddelen is: voeg eerst natte bacteriecellen en aceton toe aan een bekerglas, roer met een magnetische roerstaaf, centrifugeer en giet het supernatant uit, gebruik vervolgens een roterende verdamper om het supernatant op 50 graden te concentreren. en voeg vervolgens petroleumextract toe met ether of n-hexaan, en concentreer het extract vervolgens met een rotatieverdamper tot een dikke vloeistof. Voeg ten slotte absolute ethanol toe en vries het in de koelkast om onzuiverheden zoals cholesterol te scheiden. Filter en win het filtraat terug.

B. Malen, pletten en extractiemethode

De algemene methode voor het malen en pletten van de extractiemethode is: neem eerst de natte bacteriecellen in een vijzel, voeg een kleine hoeveelheid kwartszand, aceton en antioxidanten toe om snel te malen, maal enige tijd, centrifugeer vervolgens en giet het supernatant erna. centrifugeren, en vervolgens petroleumextract toevoegen met ether of n-hexaan, en vervolgens het extract concentreren met een rotatieverdamper tot een dikke vloeistof. Voeg ten slotte absolute ethanol toe en vries het in de koelkast om onzuiverheden zoals cholesterol te scheiden. Filter en win het filtraat terug.

C. Ultrasone breek- en extractiemethode

De algemene methode voor ultrasoon pletten en extractie is als volgt: voeg eerst aceton toe aan de natte bacteriecellen om een ​​bacteriële suspensie te bereiden, gebruik vervolgens een ultrasone celverstoorder om de bacteriecellen onder ijsbadomstandigheden te verpletteren en tenslotte te centrifugeren voor extractie.

De rol van vrije radicalen scwraak

Co-enzym Q is een energieomzetter in de mitochondriën van cellen. Het neemt deel aan de "tricarbonzuurcyclus" door elektronen over te dragen en door te geven om ATP (adenosinetrifosfaat) te produceren, dat wil zeggen een energiefactor voor het celmetabolisme. Experimenten hebben aangetoond dat nadat co-enzym Q10 in het lichaam alcohol wordt, het direct kan reageren met vrije radicalen peroxide om VE te regenereren, en onafhankelijk en synergetisch de rol van een antioxidant kan spelen.

De afname van de immuunfunctie bij veroudering is het gevolg van vrije radicalen en reacties van vrije radicalen. Co-enzym Q10 kan als sterke antioxidant de differentiatie van receptoren en cellen op immuuncellen remmen door vrije radicalen, alleen of in combinatie met vitamine B6 (pyridoxine), en heeft een modificerend effect op het microtubulisysteem gerelateerd aan de activiteit, verbetert het immuunsysteem en vertraagt ​​veroudering.

De rol van het beschermen van de huid

Co-enzym Q10 dringt door in de huidgroeilaag om de oxidatiereactie van fotonen te verzwakken en kan met behulp van tocoferol specifieke gefosforyleerde tyrosinekinasen activeren. Voorkom oxidatieve schade aan DNA, rem de expressie van collagenase in fibroblasten van de menselijke huid onder ultraviolet licht en bescherm de huid tegen schade. Uitgebreid onderzoek toont aan dat co-enzym Q10 de peroxidatie van lipiden remt, de vorming van vrije radicalen vermindert, het actieve centrum van SOD en zijn structuur beschermt tegen oxidatieve schade door vrije radicalen, de activiteit van enzymen zoals SOD in het lichaam verhoogt, celapoptose remt die wordt veroorzaakt door oxidatieve stress , en heeft een significant antioxiderend effect.

Verbetering van het immuunsysteem

Co-enzym Q10 is een natuurlijke antioxidant en initiator van het celmetabolisme, geproduceerd door de cellen zelf. Het heeft de functie om de integriteit van de biologische membraanstructuur te beschermen en te herstellen en het membraanpotentieel te stabiliseren. Het is een niet-specifieke immuunversterker van het lichaam, dus het vertoont een uitstekend antivermoeidheidseffect. Co-enzym Q10 houdt de cellen in een goede en gezonde staat, zodat het lichaam vol vitaliteit en hersenkracht is.

Verbeter het spierenergie-effect

Studies hebben aangetoond dat suppletie van 100-150 mg/dag co-enzym Q10 de toestand van mensen die lijden aan spierdystrofie aanzienlijk kan verbeteren. Zware lichamelijke inspanning vermindert het bloedgehalte van co-enzym Q10, en dagelijkse suppletie van 60 mg kan de functie van atleten verbeteren. Veel mensen met overgewicht hebben zeer lage niveaus van co-enzym Q10, en suppletie kan hen helpen gewicht te verliezen. Dit komt omdat Co-enzym Q10 de vetstofwisseling kan versnellen, waardoor de ledematen en hersenen van een ruime energietoevoer worden voorzien en de vitaliteit toeneemt.

(1) Voedselveld

Co-enzym Q10 wordt ook veel gebruikt in de voedingsmiddelenindustrie. Het wordt toegevoegd aan bepaalde voedingsmiddelen, zoals voedingssupplementen, dranken, brood, snoep, enz., om de voedingswaarde ervan te verhogen. Bovendien wordt het ook gebruikt om de antioxiderende eigenschappen van voedsel te verbeteren, wat helpt voorkomen dat voedsel bederft en bederft.

(2) Medisch gebied

Co-enzym Q10 wordt ook veel gebruikt in de medische wereld en speelt een belangrijke rol bij het behoud van de menselijke gezondheid. Het wordt gebruikt voor de behandeling van verschillende ziekten, zoals hartziekten, kanker, neurodegeneratieve ziekten, enz. Studies hebben aangetoond dat co-enzym Q10 de gezondheid van het hart kan helpen verbeteren, vermoeidheid kan verminderen, de immuniteit kan verbeteren en veroudering tegen kan gaan.

(3) Cosmetisch gebied

Co-enzym Q10 wordt ook in verschillende cosmetica gebruikt vanwege de antioxiderende en ontstekingsremmende eigenschappen. Deze eigenschappen kunnen de huidveroudering helpen vertragen en de glans en elasticiteit van de huid verbeteren. Co-enzym Q10 is een belangrijk ingrediënt in veel huidverzorgingsproducten en schoonheidsbehandelingen.

(4) Veevoederveld

In de veehouderij wordt Co-enzym Q10 ook gebruikt in veevoer. Co-enzym Q10 wordt toegevoegd aan het voer van vee en pluimvee, zoals varkens en kippen, om hun groei en ontwikkeling te bevorderen, de kwaliteit van vlees en eieren te verbeteren en de ziekteresistentie te vergroten. Tegelijkertijd kan het ook de reproductieprestaties verbeteren en de reproductiesnelheid verhogen. Studies hebben aangetoond dat co-enzym Q10 de groeisnelheid en opbrengst van dieren kan verhogen en hun vermogen om ziekten te weerstaan ​​kan vergroten. Daarom wordt het veel gebruikt in veevoer om de economische voordelen te verbeteren.

Om de biologische beschikbaarheid van co-enzym Q10 te vergroten, is het belangrijk om geschikte formuleringen te selecteren op basis van verschillende toepassingsbehoeften, waardoor een betere afgifte en werking in het lichaam mogelijk wordt. HSF Biotech vertrouwt op ons scheidings- en extractietechnologieplatform en produceert co-enzym Q10 met behulp van micro-inkapselingstechnologie met koudwaterdispersie. Dit zorgt voor stabiele prestaties, strikte controle op sporen van verontreinigende stoffen en een goede vloeibaarheid. Het dispergeert snel in koud water, waardoor het geschikt is voor verschillende toepassingen, zoals vaste dranken, gummies en premixen. Het kan gecombineerd worden met vitamine E/plantaardige oliën en wordt veel gebruikt in onder meer functionele voedingsmiddelen en zachte capsules.

Voor meer details kunt u contact met ons opnemen:

E-mail:sales@healthfulbio.com

Whatsappen: +86 18992720900