Cum se fermenta CoQ10?

Coenzima Q10 (coenzima Q10, CoQ10) este un compus chinonic liposolubil. Ca o coenzimă naturală, CoQ10 este un antioxidant esențial și un transportator de electroni pentru corpul uman. Este o substanță esențială în respirație, care poate îmbunătăți furnizarea de ATP intracelular, poate reduce radicalii liberi din organism, poate rezista la oxidare, ajută la întârzierea îmbătrânirii și îmbunătățește imunitatea organismului. Coenzima Q10 este utilizată pe scară largă în domeniile alimentelor, medicinei, cosmeticelor și hranei pentru animale, iar cererea de pe piață și aplicațiile tehnice sunt în creștere.

Există trei metode principale de producere a coenzimei Q10: una este metoda de extracție din țesuturi vegetale și animale; a doua este metoda de sinteză chimică; iar a treia este metoda de extracție din fermentația microbiană. În prezent, principala metodă de producere a coenzimei Q10 este metoda de fermentație, care nu numai că poate extinde scara de producție, ci poate ocupa și un avantaj în ceea ce privește productivitatea.

Selectarea tulpinilor

Deși conținutul de coenzimă Q10 în celulele microbiene în natură este mare, produsul său de fermentație este un amestec de omologi multipli ai coenzimei Q10, rezultând un cost ridicat pentru purificarea coenzimei Q10. Prin urmare, în producția de fermentație a coenzimei Q10, selecția tulpinilor de producție este problema principală. Conținutul de coenzimă Q10 din bacteriile fotosintetice (denumite în continuare PSB) este în general ridicat. În ceea ce privește clasificarea, PSB aparține ordinului Rhodospirillales, ordinului Eubacteria, ordinului Bacteriilor, ordinului Rhodospirillales și ordinului Chlorobacteria. Prima este împărțită în Rhodothiobacteriaceae și Rhodospirillaceae. Prin urmare, bacteriile Rhodospirillaceae sunt una dintre alegerile ideale pentru tulpinile producătoare de coenzima Q10-. Capacitatea de producție a coenzimei Q10 a tulpinilor de tip sălbatic nu poate satisface nevoile de producție și pot fi modificate genetic folosind tehnici convenționale de mutageneză și inginerie genetică.

Optimizarea condițiilor de fermentație

Pe lângă utilizarea teoriei controlului metabolic pentru a selecta mutanți cu randament ridicat sau pentru a construi tulpini recombinate pentru a crește randamentul de fermentație, optimizarea condițiilor de fermentație a bacteriilor de producție este, de asemenea, o modalitate importantă și eficientă de a crește randamentul de fermentație.

• Optimizarea mediului de cultură

În fermentarea coenzimei Q10 se realizează experimente de optimizare a fermentației prin selectarea surselor de carbon, a surselor de azot, a factorilor de creștere, a sărurilor anorganice etc. din diferite surse pentru a determina compoziția mediului de cultură. Studiile au arătat că ionii metalici, în special Mg2+, Fe{2+ și Mn{2+, promovează producția de fermentație a coenzimei Q10. În plus, precursorii pot crește semnificativ randamentul produselor și, în anumite condiții, pot, de asemenea, controla fluxul de produse anabolizante bacteriene. S-a raportat că precursorii adăugați la producția de fermentație a coenzimei Q10 includ acid p-hidroxibenzoic, mevalonat, izopentanol și geraniol.

• Optimizarea condiţiilor culturale

o. Agitație-aerare

Efectele agitarii-aerarii asupra randamentului de coenzima Q10 variaza in functie de tulpina de productie. Una este că poate promova producția de fermentație a coenzimei Q10; celălalt este că are un efect inhibitor. Studiile au arătat că membrana citoplasmatică a bacteriilor crescute în condiții limitate de oxigen este bine dezvoltată și are o structură multistrat, iar centrul de fotoreacție al PSB este situat aici, ceea ce poate duce la un conținut mai mare de coenzima Q10 decât bacteriile crescute sub suficient oxigen. conditii de aprovizionare.

b. Aprinde

Bacteriile Rhodospirillaceae pot efectua atât fotosinteza bacteriană anaerobă obligatorie, cât și respirația și fermentația aerobă. Car și Excell au raportat că PSB are o producție mare de coenzima Q10 în condiții anaerobe ușoare, dar odată ce este trecut la cultura aerobă întunecată, producția va scădea brusc.

c. pH

Valoarea inițială a pH-ului va afecta rata de utilizare bacteriană a substratului și starea structurală a celulei, afectând astfel rata de creștere a bacteriilor și modificările metaboliților. Wang Genhua și colab. a efectuat un experiment cu balonul agitat pe Rhizobium leguminosarum și a constatat că bacteriile au produs mai multă coenzimă Q10 în condiții acide decât în ​​condiții alcaline. Cantitatea de coenzimă intracelulară Q10 este cea mai mare la pH 5.

d. Timp de cultivare

Yoshida și colab. a constatat că conținutul de coenzimă Q10 a fost mai mare atunci când bacteriile se aflau în stadiul incipient al perioadei stabile. Zhu Xufen și colab. de asemenea, credea că conținutul de CoQ10 în bacterii a continuat să crească odată cu creșterea timpului de cultivare, atingând cel mai înalt nivel în etapele incipiente și mijlocii ale perioadei stabile, iar apoi a început să scadă.

• Optimizarea modelului de antrenament

Modurile de cultură sunt împărțite în fermentație discontinuă, fermentație discontinuă alimentată, fermentație discontinuă alimentată, fermentație continuă etc. Diferite moduri de cultură au avantajele și dezavantajele lor, iar modul de cultură poate afecta direct producția de coenzimă Q10. În prezent, cultura fed-batch este mai promițătoare. Fed-batch poate evita acumularea metabolismului și poate obține o densitate celulară mai mare, poate prelungi procesul de fermentație și poate acumula o cantitate mare de produs. Prin studiul intensității respiratorii a bacteriilor producătoare de coenzima Q10-, corelația dintre metabolismul zahărului și producția de coenzimă Q10 și analiza cinetică a aportului de oxigen și a aportului de glucoză, s-a constatat că menținerea unei concentrații scăzute de glucoză în timpul procesul de fermentare este favorabil formării produsului. Prin urmare, poate fi folosită și cultura Fed-batch. Cercetările asupra rizobiilor radioactive au constatat că fermentația mixtă cu zaharoză și o cantitate adecvată de lichior de porumb poate crește semnificativ producția de coenzimă Q10, iar conținutul său intracelular de coenzimă Q10 a crescut cu 33%.

Extragerea coenzimeie Q10

Deoarece coenzima Q10 este un produs intracelular obținut din fermentația microbiană, peretele celular trebuie să fie mai întâi perturbat în timpul procesului de extracție. Prin urmare, distrugerea celulelor este unul dintre pașii cheie în extragerea Coenzimei Q10, care afectează direct activitatea biologică, randamentul și costul Coenzimei Q10. După trecerea în revistă a literaturii, am constatat că există multe metode de extragere a Coenzimei Q10. Acest articol rezumă și compară mai multe metode de extracție utilizate în mod obișnuit.

• Metoda de extracție prin saponificare

Metoda de extracție prin saponificare transferă o cantitate mare de componente nesolubile în apă, cum ar fi gliceridele acizilor grași și diferiți acizi grași liberi conținute în extractul de coenzimă Q10 în faza apoasă, în timp ce coenzima Q10 solubilă în grăsimi rămâne în faza organică și este apoi extras folosind un solvent organic. , îmbunătățindu-și astfel puritatea și capacitatea de extracție. Metodele obișnuite de extracție cu saponificare includ în principal metoda de extracție cu saponificare alcool-alcalină și metoda de extracție cu saponificare alcalină.

o. Metoda de extracție prin saponificare alcool-alcalină

Metoda generală de extracție prin saponificare alcool-alcalină este: mai întâi adăugați acid pirogalic cu o fracție de masă de aproximativ 7% în celulele bacteriene, apoi adăugați încet de 1,3 ~ 1,5 ori volumul soluției de hidroxid de sodiu-etanol, amestecați și apoi adăugați n-hexan. Refluxați pentru extracție și răciți rapid la temperatura camerei. Apoi se folosește o cantitate adecvată de eter de petrol pentru a extrage de mai multe ori, se spală cu apă până la neutru, se concentrează cu apă, se zdrobește în vid și se evaporă rotativ pentru a îndepărta solventul organic și, în final, se dizolvă cu etanol absolut. În metoda de saponificare alcool-alcalină, datorită prezenței etanolului, saponificarea pe termen lung poate duce la transpunerea grupării metoxi în coenzima Q10 și a grupării etoxi în etanol, rezultând derivați etoxi simple sau dubli.

b.Metoda de extracție prin saponificarea alcaline

Metoda generală de extracție prin saponificarea alcaline este: mai întâi adăugați apă acidă la bacterii, încălziți și refluxați într-o baie de apă timp de 3 ore, adăugați încet hidroxid de sodiu diluat la un anumit multiplu, apoi refluxați pentru ceva timp și răciți rapid la temperatura camerei. Apoi se adaugă leșierea cu solvent organic de 2 până la 3 ori, se ia supernatantul și se spală cu apă până la neutru, apoi se ia apă și se concentrează, concentrație în vid și evaporare rotativă pentru a îndepărta solventul organic și, în final, se dizolvă cu etanol absolut. În comparație cu metoda de extracție cu saponificare alcalină, deși soluția produce un fenomen de emulsionare, metoda de extracție cu saponificare alcalină are o cantitate de extracție mai mare de coenzima Q10 și produce mai puține impurități.

• Metoda de extracție prin disrupție celulară

o. Metoda de extracție prin agitare și zdrobire cu solvent organic

Metoda generală de amestecare a solventului organic și metoda de extracție prin zdrobire este: mai întâi adăugați celule bacteriene umede și acetonă într-un pahar, amestecați cu o tijă de agitare magnetică, centrifugeți și turnați supernatantul, apoi utilizați un evaporator rotativ pentru a concentra supernatantul la 50 de grade. , apoi se adaugă extract de petrol cu ​​eter sau n-hexan, apoi se concentrează extractul cu un evaporator rotativ până la o substanță groasă. lichid. În cele din urmă, adăugați etanol absolut și congelați-l în frigider pentru a separa impuritățile precum colesterolul. Se filtrează și se recuperează filtratul.

b. Metoda de măcinare, zdrobire și extracție

Metoda generală de măcinare și zdrobire este: mai întâi, luați celulele bacteriene umede într-un mojar, adăugați o cantitate mică de nisip de cuarț, acetonă și antioxidanți pentru a măcina rapid, măcinați pentru ceva timp, apoi centrifugeți, turnați supernatantul după centrifugare, apoi se adaugă extract de petrol cu ​​eter sau n-hexan, apoi se concentrează extractul cu un evaporator rotativ până la un lichid gros. În cele din urmă, adăugați etanol absolut și congelați-l în frigider pentru a separa impuritățile precum colesterolul. Se filtrează și se recuperează filtratul.

c. Metoda de zdrobire și extracție cu ultrasunete

Metoda generală de zdrobire și extracție cu ultrasunete este următoarea: mai întâi, adăugați acetonă la celulele bacteriene umede pentru a prepara o suspensie bacteriană, apoi utilizați un disruptor de celule ultrasonice pentru a zdrobi celulele bacteriene în condiții de baie de gheață și, în final, centrifugeți pentru extracție.

Rolul radicalilor liberi scrăzbunător

Coenzima Q este un convertor de energie în mitocondriile celulelor. Participă la „ciclul acidului tricarboxilic” prin transferul și transmiterea de electroni pentru a produce ATP (adenozin trifosfat), adică un factor energetic pentru metabolismul celular. Experimentele au arătat că, după ce coenzima Q10 din organism devine alcool, aceasta poate reacționa direct cu radicalii liberi de peroxid pentru a regenera VE și, în mod independent și sinergic, joacă rolul de antioxidant.

Scăderea funcției imunitare odată cu îmbătrânirea este rezultatul radicalilor liberi și al reacțiilor radicalilor liberi. Coenzima Q10, ca un antioxidant puternic, poate inhiba diferențierea receptorilor și a celulelor celulelor imunitare de către radicalii liberi singuri sau în combinație cu vitamina B6 (piridoxina), și are un efect de modificare asupra sistemului microtubulilor legat de activitate, întărește sistemul imunitar și întârzie îmbătrânirea.

Rolul de a proteja pielea

Coenzima Q10 pătrunde în stratul de creștere al pielii pentru a slăbi reacția de oxidare a fotonilor și poate activa tirozin kinaze fosforilate specifice cu ajutorul tocoferolului. Preveniți deteriorarea oxidativă a ADN-ului, inhibați expresia colagenazei în fibroblastele pielii umane sub lumină ultravioletă și protejați pielea de deteriorare. Cercetări ample arată că coenzima Q10 inhibă peroxidarea lipidelor, reduce generarea de radicali liberi, protejează centrul activ SOD și structura sa de deteriorarea oxidativă a radicalilor liberi, crește activitatea enzimelor precum SOD în organism, inhibă apoptoza celulară indusă de stresul oxidativ. și are un efect antioxidant semnificativ.

Îmbunătățirea imunologică

Coenzima Q10 este un antioxidant natural și un inițiator al metabolismului celular produs de celulele înseși. Are funcția de a proteja și restabili integritatea structurii membranei biologice și de a stabiliza potențialul membranei. Este un amplificator imunitar nespecific al organismului, deci prezinta un excelent efect anti-oboseala. Coenzima Q10 menține celulele într-o stare bună și sănătoasă, astfel încât organismul este plin de vitalitate și putere a creierului.

Îmbunătățește efectul de energie musculară

Studiile au arătat că suplimentarea cu 100~150mg/zi de coenzimă Q10 poate îmbunătăți semnificativ starea persoanelor care suferă de distrofie musculară. Exercițiile fizice intense reduc conținutul sanguin al coenzimei Q10, iar suplimentarea zilnică cu 60 mg poate îmbunătăți funcția sportivilor. Multe persoane supraponderale au niveluri foarte scăzute de coenzimă Q10, iar suplimentarea le poate ajuta să slăbească. Acest lucru se datorează faptului că Coenzima Q10 poate accelera metabolismul grăsimilor, oferind membrelor și creierului un aport amplu de energie și crescând vitalitatea.

(1) Domeniul alimentar

Coenzima Q10 este, de asemenea, utilizată pe scară largă în industria alimentară. Se adaugă la anumite alimente, precum suplimente nutritive, băuturi, pâine, bomboane etc., pentru a le crește valoarea nutritivă. În plus, este folosit și pentru a îmbunătăți proprietățile antioxidante ale alimentelor, ceea ce ajută la prevenirea stricarii și degradarii alimentelor.

(2) Domeniul medical

Coenzima Q10 este, de asemenea, utilizată pe scară largă în domeniul medical și joacă un rol important în menținerea sănătății umane. Este folosit pentru a trata diverse boli precum boli de inima, cancer, boli neurodegenerative etc. Studiile au arătat că Coenzima Q10 poate ajuta la îmbunătățirea sănătății inimii, la reducerea oboselii, la îmbunătățirea imunității și are efecte anti-îmbătrânire.

(3) Domeniul cosmetic

Coenzima Q10 este, de asemenea, utilizată în diverse produse cosmetice datorită proprietăților sale antioxidante și antiinflamatorii. Aceste proprietăți pot ajuta la încetinirea îmbătrânirii pielii și la îmbunătățirea strălucirii și elasticității pielii. Coenzima Q10 este un ingredient important în multe produse de îngrijire a pielii și tratamente de înfrumusețare.

(4) Câmp de hrană pentru animale

În industria zootehnică, Coenzima Q10 este, de asemenea, utilizată în furaje. Coenzima Q10 este adăugată în hrana animalelor și păsărilor de curte, cum ar fi porcii și puii, pentru a promova creșterea și dezvoltarea acestora, pentru a îmbunătăți calitatea cărnii și a ouălor și pentru a crește rezistența la boli. În același timp, poate îmbunătăți performanța reproductivă și poate crește rata de reproducere. Studiile au arătat că coenzima Q10 poate crește rata de creștere și randamentul animalelor și poate spori capacitatea acestora de a rezista la boli. Prin urmare, este utilizat pe scară largă în hrana pentru creșterea animalelor pentru a îmbunătăți beneficiile economice.

Pentru a spori biodisponibilitatea Coenzimei Q10, este important să selectați formulările adecvate pe baza diferitelor nevoi de aplicare, permițând o eliberare și o funcționare mai bună în organism. Bazându-se pe platforma noastră tehnologică de separare și extracție, HSF Biotech produce Coenzima Q10 folosind tehnologia de microîncapsulare cu dispersie în apă rece. Acest lucru asigură o performanță stabilă, un control strict asupra urmelor de poluare și o bună curgere. Se dispersează rapid în apă rece, făcându-l potrivit pentru diverse aplicații, cum ar fi băuturi solide, gume și premixuri. Poate fi combinat cu vitamina E/uleiuri vegetale și este utilizat pe scară largă în alimente funcționale și capsule moi, printre alte produse.

Pentru mai multe detalii, va rugam sa ne contactati:

E-mail:sales@healthfulbio.com

Whatsapp: +86 18992720900