Jak fermentowany jest CoQ10?

Koenzym Q10 (koenzym Q10, CoQ10) to rozpuszczalny w tłuszczach związek chinonowy. Jako naturalnie występujący koenzym, CoQ10 jest niezbędnym przeciwutleniaczem i transporterem elektronów dla ludzkiego organizmu. Jest to substancja kluczowa w procesie oddychania, która może zwiększyć podaż wewnątrzkomórkowego ATP, zredukować wolne rodniki w organizmie, przeciwdziałać utlenianiu, opóźniać starzenie się i poprawiać odporność organizmu. Koenzym Q10 jest szeroko stosowany w żywności, medycynie, kosmetykach i paszach dla zwierząt gospodarskich, a zapotrzebowanie rynku i zastosowania techniczne stale rosną.

Istnieją trzy główne metody produkcji koenzymu Q10: jedna to metoda ekstrakcji z tkanek roślinnych i zwierzęcych; druga to metoda syntezy chemicznej; a trzecia to metoda ekstrakcji z fermentacji mikrobiologicznej. Obecnie główną metodą produkcji koenzymu Q10 jest metoda fermentacyjna, która może nie tylko zwiększyć skalę produkcji, ale także zapewnić przewagę pod względem produktywności.

Wybór szczepów

Chociaż zawartość koenzymu Q10 w komórkach drobnoustrojów w przyrodzie jest wysoka, produkt jego fermentacji jest mieszaniną wielu homologów koenzymu Q10, co powoduje wysokie koszty oczyszczania koenzymu Q10. Dlatego w fermentacyjnej produkcji koenzymu Q10 podstawową kwestią jest dobór szczepów produkcyjnych. Zawartość koenzymu Q10 w bakteriach fotosyntetyzujących (zwanych dalej PSB) jest na ogół wysoka. Pod względem klasyfikacji PSB należy do rzędu Rhodospirillales, rzędu Eubacteria, rzędu bakterii, rzędu Rhodospirillales i rzędu Chlorobacteria. Te pierwsze dzielą się na Rhodothiobacteriaceae i Rhodospirillaceae. Dlatego bakterie Rhodospirillaceae są jednym z idealnych wyborów dla szczepów wytwarzających koenzym Q10-. Zdolność produkcyjna koenzymu Q10 szczepów typu dzikiego nie jest w stanie zaspokoić potrzeb produkcyjnych i można je modyfikować genetycznie przy użyciu konwencjonalnych technik mutagenezy i inżynierii genetycznej.

Optymalizacja warunków fermentacji

Oprócz wykorzystania teorii kontroli metabolicznej do selekcji wysokowydajnych mutantów lub konstruowania rekombinowanych szczepów w celu zwiększenia wydajności fermentacji, optymalizacja warunków fermentacji bakterii produkcyjnych jest również ważnym i skutecznym sposobem na zwiększenie wydajności fermentacji.

• Optymalizacja pożywki hodowlanej

Podczas fermentacji koenzymu Q10 przeprowadza się eksperymenty optymalizacji fermentacji poprzez wybór źródeł węgla, źródeł azotu, czynników wzrostu, soli nieorganicznych itp. z różnych źródeł w celu określenia składu pożywki hodowlanej. Badania wykazały, że jony metali, zwłaszcza Mg2+, Fe2+ i Mn2+, sprzyjają fermentacyjnej produkcji koenzymu Q10. Ponadto prekursory mogą znacznie zwiększyć wydajność produktów, a pod pewnymi warunkami mogą również kontrolować przepływ produktów anabolizmu bakteryjnego. Donoszono, że prekursory dodawane do produkcji fermentacyjnej koenzymu Q10 obejmują kwas p-hydroksybenzoesowy, mewalonian, izopentanol i geraniol.

• Optymalizacja warunków kulturowych

A. Mieszanie-napowietrzanie

Wpływ mieszania i napowietrzania na wydajność koenzymu Q10 różni się w zależności od szczepu produkcyjnego. Jednym z nich jest to, że może promować produkcję fermentacji koenzymu Q10; po drugie, ma działanie hamujące. Badania wykazały, że błona cytoplazmatyczna bakterii hodowanych w warunkach ograniczonej zawartości tlenu jest dobrze rozwinięta i ma strukturę wielowarstwową, a tutaj znajduje się centrum fotoreakcji PSB, co może prowadzić do wyższej zawartości koenzymu Q10 niż bakterie hodowane w warunkach wystarczającej ilości tlenu warunki dostaw.

B. Światło

Bakterie Rhodospirillaceae mogą przeprowadzać zarówno obligatoryjną beztlenową fotosyntezę bakteryjną, jak i oddychanie tlenowe i fermentację. Car i Excell podają, że PSB charakteryzuje się wysoką produkcją koenzymu Q10 w lekkich warunkach beztlenowych, ale po przejściu na ciemną kulturę tlenową produkcja gwałtownie spada.

C. pH

Początkowa wartość pH będzie miała wpływ na stopień wykorzystania substratu przez bakterie i stan strukturalny komórki, wpływając tym samym na tempo wzrostu bakterii i zmiany w metabolitach. Wang Genhua i in. przeprowadził eksperyment w wytrząsanej kolbie na Rhizobium leguminosarum i odkrył, że bakteria wytwarzała więcej koenzymu Q10 w warunkach kwaśnych niż w warunkach zasadowych. Ilość wewnątrzkomórkowego koenzymu Q10 jest najwyższa przy pH 5.

D. Czas uprawy

Yoshida i in. stwierdzili, że zawartość koenzymu Q10 była wyższa, gdy bakterie znajdowały się we wczesnej fazie okresu stabilnego. Zhu Xufen i in. również wierzyli, że zawartość CoQ10 w bakteriach w dalszym ciągu rosła wraz z wydłużaniem się czasu hodowli, osiągając najwyższy poziom we wczesnych i środkowych fazach okresu stabilnego, a następnie zaczęła spadać.

• Optymalizacja modelu szkoleniowego

Tryby hodowli dzielą się na fermentację okresową, fermentację okresową z zasilaniem, fermentację okresową z zasilaniem, fermentację ciągłą itp. Różne tryby hodowli mają swoje zalety i wady, a tryb hodowli może bezpośrednio wpływać na produkcję koenzymu Q10. Obecnie bardziej obiecująca jest hodowla wsadowa z zasilaniem. Wsad z zasilaniem pozwala uniknąć akumulacji metabolizmu i uzyskać większą gęstość komórek, przedłużyć proces fermentacji i zgromadzić dużą ilość produktu. Badając intensywność oddychania bakterii wytwarzających koenzym Q10-, korelację między metabolizmem cukru a produkcją koenzymu Q10 oraz analizę kinetyczną dostarczania tlenu i glukozy, stwierdzono, że utrzymywanie niskiego stężenia glukozy podczas proces fermentacji sprzyja powstaniu produktu. Dlatego można stosować także hodowlę wsadową z zasilaniem. Badania nad ryzobią radioaktywną wykazały, że mieszana fermentacja okresowa z zasilaniem z sacharozą i odpowiednią ilością likieru kukurydzianego może znacząco zwiększyć produkcję koenzymu Q10, a jego wewnątrzkomórkowa zawartość koenzymu Q10 wzrosła o 33%.

Ekstrakcja koenzymue Q10

Ponieważ koenzym Q10 jest produktem wewnątrzkomórkowym otrzymywanym w wyniku fermentacji mikrobiologicznej, w procesie ekstrakcji należy najpierw rozbić ścianę komórkową. Dlatego też rozbicie komórek jest jednym z kluczowych etapów ekstrakcji koenzymu Q10, co bezpośrednio wpływa na aktywność biologiczną, wydajność i koszt koenzymu Q10. Po przejrzeniu literatury odkryliśmy, że istnieje wiele metod ekstrakcji koenzymu Q10. W tym artykule podsumowano i porównano kilka powszechnie stosowanych metod ekstrakcji.

• Metoda ekstrakcji przez zmydlanie

Metoda ekstrakcji zmydlającej przenosi dużą ilość składników nierozpuszczalnych w wodzie, takich jak glicerydy kwasów tłuszczowych i różne wolne kwasy tłuszczowe zawarte w ekstrakcie Koenzymu Q10 do fazy wodnej, podczas gdy rozpuszczalny w tłuszczach Koenzym Q10 pozostaje w fazie organicznej, a następnie ekstrahuje się rozpuszczalnikiem organicznym. poprawiając w ten sposób jego czystość i zdolność ekstrakcji. Typowe metody ekstrakcji zmydlania obejmują głównie metodę ekstrakcji zmydlania alkoholowo-zasadowego i metodę ekstrakcji zmydlania alkalicznego.

A. Metoda ekstrakcji zmydlaniem alkoholowo-alkalicznym

Ogólna metoda ekstrakcji metodą zmydlania alkoholowo-zasadowego polega na tym, że najpierw do komórek bakteryjnych dodaje się kwas pirogalowy o ułamku masowym około 7%, następnie powoli dodaje się 1,3~1,5-krotną objętość roztworu wodorotlenku sodu w etanolu, miesza się, a następnie dodaje n-heksan. Refluks do ekstrakcji i szybkie ochłodzenie do temperatury pokojowej. Następnie zastosować odpowiednią ilość eteru naftowego do kilkukrotnej ekstrakcji, przemyć wodą do zobojętnienia, zatężyć wodą, rozdrobnić próżniowo i wyparować obrotowo w celu usunięcia rozpuszczalnika organicznego, a na koniec rozpuścić w etanolu absolutnym. W metodzie zmydlania alkoholowo-zasadowego, ze względu na obecność etanolu, długotrwałe zmydlanie może prowadzić do transpozycji grupy metoksylowej w koenzymie Q10 i grupy etoksylowej w etanolu, w wyniku czego powstają pochodne jedno- lub podwójnie etoksylowe.

b. Metoda ekstrakcji zmydlania alkalicznego

Ogólna metoda ekstrakcji metodą zmydlania alkalicznego polega na tym, że najpierw dodaje się do bakterii kwaśną wodę, ogrzewa i ogrzewa pod chłodnicą zwrotną w łaźni wodnej przez 3 godziny, powoli dodaje się wodorotlenek sodu rozcieńczony do określonej wielokrotności, następnie przez pewien czas pod chłodnicą zwrotną i szybko ochładza się do temperatura pokojowa. Następnie dodać ługowanie rozpuszczalnikiem organicznym 2 do 3 razy, zebrać supernatant i przemyć go wodą do zobojętnienia, następnie pobrać wodę i zatężyć, zatężyć pod próżnią i odparować na wyparce obrotowej w celu usunięcia rozpuszczalnika organicznego i na koniec rozpuścić go w absolutnym etanolu. W porównaniu z metodą ekstrakcji przez zmydlanie alkaliczne, chociaż roztwór powoduje zjawisko emulgacji, metoda ekstrakcji przez zmydlanie alkaliczne zapewnia większą ilość ekstrakcji koenzymu Q10 i wytwarza mniej zanieczyszczeń.

• Metoda ekstrakcji rozbicia komórek

A. Metoda ekstrakcji z mieszaniem i kruszenie rozpuszczalników organicznych

Ogólna metoda mieszania i kruszenia rozpuszczalników organicznych, metoda ekstrakcji polega na tym, że najpierw dodaje się mokre komórki bakteryjne i aceton do zlewki, miesza za pomocą mieszadła magnetycznego, odwirowuje i wylewa supernatant, następnie za pomocą wyparki obrotowej zatęża supernatant w temperaturze 50 stopni. , a następnie dodać ekstrakt naftowy z eterem lub n-heksanem, a następnie zatężyć ekstrakt w wyparce obrotowej do gęstej cieczy. Na koniec dodaj absolutny etanol i zamroź go w lodówce, aby oddzielić zanieczyszczenia, takie jak cholesterol. Przesączyć i odzyskać filtrat.

B. Metoda mielenia, kruszenia i ekstrakcji

Ogólna metoda mielenia i ekstrakcji metodą kruszenia jest następująca: w pierwszej kolejności mokre komórki bakteryjne zebrać w moździerzu, dodać niewielką ilość piasku kwarcowego, acetonu i przeciwutleniaczy, szybko utrzeć, mielić przez pewien czas, następnie odwirować, po czym supernatant wlać odwirować, a następnie dodać ekstrakt naftowy z eterem lub n-heksanem, a następnie zatężyć ekstrakt na wyparce obrotowej do gęstej cieczy. Na koniec dodaj absolutny etanol i zamroź go w lodówce, aby oddzielić zanieczyszczenia, takie jak cholesterol. Przesączyć i odzyskać filtrat.

C. Metoda kruszenia i ekstrakcji ultradźwiękowej

Ogólna metoda kruszenia i ekstrakcji ultradźwiękowej jest następująca: najpierw dodaj aceton do mokrych komórek bakteryjnych w celu przygotowania zawiesiny bakteryjnej, następnie użyj ultradźwiękowego urządzenia do rozbijania komórek, aby zmiażdżyć komórki bakteryjne w warunkach łaźni lodowej, a na koniec odwiruj w celu ekstrakcji.

Rola wolnych rodników sczemsta

Koenzym Q jest konwerterem energii w mitochondriach komórek. Bierze udział w „cyklu kwasu trikarboksylowego” przenosząc i przekazując elektrony w celu wytworzenia ATP (trifosforanu adenozyny), czyli czynnika energetycznego metabolizmu komórkowego. Eksperymenty wykazały, że gdy koenzym Q10 w organizmie zamieni się w alkohol, może bezpośrednio reagować z wolnymi rodnikami nadtlenkowymi regenerując VE, a także samodzielnie i synergistycznie pełnić rolę przeciwutleniacza.

Spadek funkcji odpornościowych wraz ze starzeniem się jest wynikiem wolnych rodników i reakcji wolnorodnikowych. Koenzym Q10, jako silny przeciwutleniacz, może hamować różnicowanie receptorów i komórek komórek odpornościowych przez wolne rodniki samodzielnie lub w połączeniu z witaminą B6 (pirydoksyną) oraz działa modyfikująco na układ mikrotubul w związku z aktywnością, wzmacnia układ odpornościowy i opóźnia starzenie.

Rola ochrony skóry

Koenzym Q10 przenika przez warstwę wzrostową skóry, osłabiając reakcję utleniania fotonów i może aktywować specyficzne fosforylowane kinazy tyrozynowe przy pomocy tokoferolu. Zapobiegaj uszkodzeniom oksydacyjnym DNA, hamuj ekspresję kolagenazy w fibroblastach ludzkiej skóry pod wpływem światła ultrafioletowego i chroń skórę przed uszkodzeniami. Szeroko zakrojone badania pokazują, że koenzym Q10 hamuje peroksydację lipidów, ogranicza powstawanie wolnych rodników, chroni centrum aktywne SOD i jego strukturę przed uszkodzeniami oksydacyjnymi wolnych rodników, zwiększa aktywność enzymów takich jak SOD w organizmie, hamuje apoptozę komórek indukowaną stresem oksydacyjnym i ma znaczące działanie przeciwutleniające.

Wzmocnienie odporności

Koenzym Q10 jest naturalnym przeciwutleniaczem i inicjatorem metabolizmu komórkowego wytwarzanym przez same komórki. Ma funkcję ochrony i przywracania integralności struktury błony biologicznej oraz stabilizacji potencjału błony. Jest nieswoistym wzmacniaczem odporności organizmu, dzięki czemu wykazuje doskonałe działanie przeciwzmęczeniowe. Koenzym Q10 utrzymuje komórki w dobrym i zdrowym stanie, dzięki czemu organizm jest pełen witalności i mocy mózgu.

Zwiększ efekt energetyczny mięśni

Badania wykazały, że suplementacja koenzymu Q10 w dawce 100~150mg/dzień może znacząco poprawić kondycję osób cierpiących na zanik mięśni. Ciężki wysiłek fizyczny zmniejsza zawartość koenzymu Q10 we krwi, a dzienna suplementacja w dawce 60 mg może poprawić funkcjonowanie sportowców. Wiele osób z nadwagą ma bardzo niski poziom koenzymu Q10, a suplementacja może pomóc im schudnąć. Dzieje się tak, ponieważ koenzym Q10 może przyspieszyć metabolizm tłuszczu, zapewniając kończynom i mózgowi wystarczającą ilość energii i zwiększając witalność.

(1) Pole żywności

Koenzym Q10 jest również szeroko stosowany w przemyśle spożywczym. Dodaje się go do niektórych produktów spożywczych, takich jak suplementy diety, napoje, pieczywo, słodycze itp., aby zwiększyć ich wartość odżywczą. Ponadto stosuje się go również w celu poprawy właściwości przeciwutleniających żywności, co pomaga zapobiegać psuciu się i gniciu żywności.

(2) Dziedzina medycyny

Koenzym Q10 jest również szeroko stosowany w medycynie i odgrywa ważną rolę w utrzymaniu zdrowia człowieka. Stosuje się go w leczeniu różnych chorób, takich jak choroby serca, nowotwory, choroby neurodegeneracyjne itp. Badania wykazały, że koenzym Q10 może pomóc poprawić zdrowie serca, zmniejszyć zmęczenie, poprawić odporność i mieć działanie przeciwstarzeniowe.

(3) Pole kosmetyczne

Koenzym Q10 jest również stosowany w różnych kosmetykach ze względu na jego właściwości przeciwutleniające i przeciwzapalne. Właściwości te mogą pomóc spowolnić starzenie się skóry oraz poprawić blask i elastyczność skóry. Koenzym Q10 jest ważnym składnikiem wielu produktów do pielęgnacji skóry i zabiegów upiększających.

(4) Pole paszy dla zwierząt gospodarskich

W hodowli zwierząt koenzym Q10 jest również stosowany w paszach. Koenzym Q10 dodawany jest do paszy dla zwierząt gospodarskich i drobiu, np. świń i kurczaków, w celu pobudzenia ich wzrostu i rozwoju, poprawy jakości mięsa i jaj oraz zwiększenia odporności na choroby. Jednocześnie może również poprawić wydajność reprodukcyjną i zwiększyć współczynnik reprodukcji. Badania wykazały, że koenzym Q10 może zwiększyć tempo wzrostu i wydajność zwierząt oraz zwiększyć ich odporność na choroby. Dlatego jest szeroko stosowany w paszach dla zwierząt hodowlanych w celu poprawy korzyści ekonomicznych.

Aby zwiększyć biodostępność koenzymu Q10, ważne jest, aby wybrać odpowiednie preparaty w oparciu o różne potrzeby stosowania, umożliwiające lepsze uwalnianie i funkcjonowanie w organizmie. Opierając się na naszej platformie technologii separacji i ekstrakcji, HSF Biotech produkuje koenzym Q10 przy użyciu technologii mikrokapsułkowania dyspersji w zimnej wodzie. Zapewnia to stabilną wydajność, ścisłą kontrolę nad śladowymi zanieczyszczeniami i dobrą płynność. Szybko dysperguje w zimnej wodzie, dzięki czemu nadaje się do różnych zastosowań, takich jak napoje stałe, żelki i premiksy. Można go łączyć z witaminą E/olejami roślinnymi i jest szeroko stosowany między innymi w żywności funkcjonalnej i kapsułkach miękkich.

Aby uzyskać więcej szczegółów, skontaktuj się z nami:

E-mail:sales@healthfulbio.com

Whatsapp: +86 18992720900