CoQ10 được lên men như thế nào?

Coenzym Q10 (coenzym Q10, CoQ10) là hợp chất quinone tan trong chất béo. Là một coenzym tự nhiên, CoQ10 là chất vận chuyển điện tử và chống oxy hóa cần thiết cho cơ thể con người. Nó là một chất quan trọng trong hô hấp, có thể tăng cường cung cấp ATP nội bào, giảm các gốc tự do trong cơ thể, chống lại quá trình oxy hóa, giúp trì hoãn lão hóa và cải thiện khả năng miễn dịch của cơ thể. Coenzym Q10 được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực thực phẩm, y học, mỹ phẩm, thức ăn chăn nuôi và nhu cầu thị trường cũng như ứng dụng kỹ thuật ngày càng tăng.

Có ba phương pháp chính để sản xuất coenzym Q10: một là phương pháp chiết xuất từ ​​mô thực vật và động vật; thứ hai là phương pháp tổng hợp hóa học; và thứ ba là phương pháp chiết xuất từ ​​quá trình lên men vi sinh vật. Hiện nay, phương pháp chính để sản xuất coenzym Q10 là phương pháp lên men, không chỉ có thể mở rộng quy mô sản xuất mà còn chiếm lợi thế về năng suất.

Lựa chọn chủng

Mặc dù hàm lượng coenzym Q10 trong tế bào vi sinh vật trong tự nhiên cao nhưng sản phẩm lên men của nó là hỗn hợp của nhiều chất tương đồng coenzym Q10, dẫn đến chi phí tinh chế coenzym Q10 cao. Vì vậy, trong quá trình lên men sản xuất coenzym Q10, việc lựa chọn chủng sản xuất là vấn đề hàng đầu. Hàm lượng coenzym Q10 ở vi khuẩn quang hợp (sau đây gọi là PSB) nhìn chung cao. Về mặt phân loại, PSB thuộc bộ Rhodospirillales, bộ Eubacteria, bộ Vi khuẩn, bộ Rhodospirillales và bộ Chlorobacteria. Trước đây được chia thành Rhodothiobacteriaceae và Rhodopirillaceae. Do đó, vi khuẩn Rhodospirillaceae là một trong những lựa chọn lý tưởng cho các chủng sản xuất coenzym Q10-. Năng lực sản xuất coenzym Q10 của các chủng dại không thể đáp ứng nhu cầu sản xuất và chúng có thể được biến đổi gen bằng kỹ thuật gây đột biến gen và kỹ thuật di truyền thông thường.

Tối ưu hóa điều kiện lên men

Ngoài việc sử dụng lý thuyết kiểm soát trao đổi chất để chọn lọc các đột biến có năng suất cao hoặc xây dựng các chủng tái tổ hợp nhằm tăng năng suất lên men, tối ưu hóa điều kiện lên men của vi khuẩn sản xuất cũng là một cách quan trọng và hiệu quả để tăng năng suất lên men.

• Tối ưu hóa môi trường nuôi cấy

Trong quá trình lên men coenzym Q10, các thí nghiệm tối ưu hóa quá trình lên men được thực hiện bằng cách chọn nguồn carbon, nguồn nitơ, yếu tố tăng trưởng, muối vô cơ, v.v. từ các nguồn khác nhau để xác định thành phần của môi trường nuôi cấy. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng các ion kim loại, đặc biệt là Mg2+, Fe2+ và Mn2+, thúc đẩy quá trình lên men sản xuất coenzym Q10. Ngoài ra, tiền chất có thể làm tăng đáng kể hiệu suất sản phẩm và trong những điều kiện nhất định, cũng có thể kiểm soát dòng sản phẩm đồng hóa của vi khuẩn. Người ta đã báo cáo rằng các tiền chất được thêm vào quá trình lên men coenzym Q10 bao gồm axit p-hydroxybenzoic, mevalonate, isopentanol và geraniol.

• Tối ưu hóa điều kiện văn hóa

Một. khuấy trộn-sục khí

Ảnh hưởng của việc khuấy trộn-sục khí đến hiệu suất coenzym Q10 khác nhau tùy thuộc vào chủng sản xuất. Một là nó có thể thúc đẩy quá trình lên men sản xuất coenzym Q10; khác là nó có tác dụng ức chế. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng màng tế bào chất của vi khuẩn phát triển trong điều kiện hạn chế oxy phát triển tốt và có cấu trúc đa lớp, trung tâm phản ứng quang học của PSB nằm ở đây, điều này có thể dẫn đến hàm lượng coenzym Q10 cao hơn vi khuẩn phát triển trong điều kiện đủ oxy. điều kiện cung cấp.

b. Ánh sáng

Vi khuẩn Rhodospirillaceae có thể thực hiện cả quá trình quang hợp kỵ khí bắt buộc và hô hấp hiếu khí và lên men. Car và Excell báo cáo rằng PSB có sản lượng coenzym Q10 cao trong điều kiện yếm khí nhẹ, nhưng một khi chuyển sang nuôi cấy hiếu khí tối, sản lượng sẽ giảm mạnh.

c. pH

Giá trị pH ban đầu sẽ ảnh hưởng đến tốc độ vi khuẩn sử dụng chất nền và trạng thái cấu trúc của tế bào, từ đó ảnh hưởng đến tốc độ phát triển của vi khuẩn và sự thay đổi các chất chuyển hóa. Wang Genhua và cộng sự. đã tiến hành thí nghiệm bình lắc trên Rhizobium leguminosarum và phát hiện ra rằng vi khuẩn sản xuất nhiều coenzym Q10 trong điều kiện axit hơn trong điều kiện kiềm. Lượng coenzym nội bào Q10 cao nhất ở pH 5.

d. thời gian canh tác

Yoshida và cộng sự. nhận thấy hàm lượng coenzym Q10 cao hơn khi vi khuẩn ở giai đoạn đầu của thời kỳ ổn định. Zhu Xufen và cộng sự. cũng tin rằng hàm lượng CoQ10 trong vi khuẩn tiếp tục tăng theo thời gian nuôi cấy, đạt mức cao nhất vào giai đoạn đầu và giữa của thời kỳ ổn định, sau đó bắt đầu giảm dần.

• Tối ưu hóa mô hình đào tạo

Các chế độ nuôi cấy được chia thành lên men theo mẻ, lên men theo mẻ, lên men theo mẻ, lên men liên tục, v.v. Các chế độ nuôi cấy khác nhau đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng, và chế độ nuôi cấy có thể ảnh hưởng trực tiếp đến việc sản xuất coenzym Q10. Hiện nay, nuôi cấy theo mẻ có nhiều triển vọng hơn. Fed-batch có thể tránh tích lũy trao đổi chất và thu được mật độ tế bào cao hơn, kéo dài quá trình lên men và tích lũy một lượng lớn sản phẩm. Thông qua nghiên cứu về cường độ hô hấp của vi khuẩn sản xuất Coenzym Q{6}}, mối tương quan giữa chuyển hóa đường và sản xuất Coenzym Q10 cũng như phân tích động học của việc cung cấp oxy và cung cấp glucose, người ta thấy rằng việc duy trì nồng độ glucose thấp trong quá trình quá trình lên men có lợi cho việc hình thành sản phẩm. Do đó, văn hóa Fed-batch cũng có thể được sử dụng. Nghiên cứu về rhizobia phóng xạ cho thấy rằng quá trình lên men hỗn hợp theo mẻ với sucrose và một lượng rượu ngâm ngô thích hợp có thể làm tăng đáng kể việc sản xuất coenzym Q10 và hàm lượng coenzym Q10 nội bào của nó tăng 33%.

Chiết xuất Coenzyme Q10

Vì Coenzym Q10 là sản phẩm nội bào thu được từ quá trình lên men của vi sinh vật nên thành tế bào cần được phá vỡ trước tiên trong quá trình chiết xuất. Vì vậy, phá vỡ tế bào là một trong những bước quan trọng trong quá trình chiết xuất Coenzym Q10, ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt tính sinh học, năng suất và giá thành của Coenzym Q10. Sau khi tham khảo tài liệu, chúng tôi nhận thấy có nhiều phương pháp chiết xuất Coenzym Q10. Bài viết này tóm tắt và so sánh một số phương pháp chiết xuất thường được sử dụng.

• Phương pháp chiết xà phòng hóa

Phương pháp chiết xà phòng hóa chuyển một lượng lớn các thành phần không tan trong nước như axit béo glyceride và các axit béo tự do khác nhau có trong dịch chiết Coenzym Q10 sang pha nước, trong khi Coenzym Q10 tan trong chất béo vẫn ở pha hữu cơ và sau đó được chiết bằng dung môi hữu cơ. , từ đó cải thiện độ tinh khiết và khả năng chiết xuất của nó. Các phương pháp chiết xà phòng hóa phổ biến chủ yếu bao gồm phương pháp chiết xà phòng hóa bằng rượu-kiềm và phương pháp chiết xà phòng hóa bằng kiềm.

Một. Phương pháp chiết xà phòng hóa bằng cồn-kiềm

Phương pháp chung của phương pháp chiết xuất xà phòng hóa bằng rượu-kiềm là: đầu tiên thêm axit pyrogallic với phần khối lượng khoảng 7% vào tế bào vi khuẩn, sau đó thêm từ từ 1,3 ~ 1,5 lần thể tích dung dịch natri hydroxit-etanol, khuấy đều, sau đó thêm vào. n-hexan. Trào ngược để chiết và làm nguội nhanh đến nhiệt độ phòng. Sau đó sử dụng một lượng ete dầu mỏ thích hợp để chiết nhiều lần, rửa bằng nước cho đến khi trung tính, cô đặc bằng nước, nghiền chân không và quay cho bay hơi để loại bỏ dung môi hữu cơ, cuối cùng hòa tan bằng etanol tuyệt đối. Trong phương pháp xà phòng hóa bằng rượu-kiềm, do có mặt etanol nên xà phòng hóa lâu dài có thể dẫn đến sự chuyển vị của nhóm methoxy trong coenzym Q10 và nhóm ethoxy trong etanol, tạo ra các dẫn xuất ethoxy đơn hoặc kép.

b.Phương pháp chiết xà phòng hóa bằng kiềm

Phương pháp chung của phương pháp chiết xuất xà phòng hóa kiềm là: đầu tiên thêm nước axit vào vi khuẩn, đun nóng và hồi lưu trong nồi cách thủy trong 3 giờ, từ từ thêm natri hydroxit pha loãng đến một bội số nhất định, sau đó hồi lưu một thời gian và nhanh chóng làm nguội đến nhiệt độ phòng. Sau đó, thêm dịch chiết bằng dung môi hữu cơ 2 đến 3 lần, lấy phần nổi phía trên và rửa bằng nước cho đến khi trung tính, sau đó lấy nước và cô đặc, cô đặc chân không và bay hơi quay để loại bỏ dung môi hữu cơ, cuối cùng hòa tan bằng etanol tuyệt đối. So với phương pháp chiết xà phòng hóa bằng kiềm, mặc dù dung dịch tạo ra hiện tượng nhũ hóa nhưng phương pháp chiết xà phòng hóa bằng kiềm có lượng coenzym Q10 chiết cao hơn và tạo ra ít tạp chất hơn.

• Phương pháp chiết tách tế bào

Một. Phương pháp chiết và khuấy bằng dung môi hữu cơ

Phương pháp chung của phương pháp chiết và khuấy dung môi hữu cơ là: đầu tiên thêm tế bào vi khuẩn ướt và axeton vào cốc thủy tinh, khuấy bằng que khuấy từ, ly tâm và đổ chất nổi phía trên, sau đó sử dụng thiết bị bay hơi quay để cô đặc chất nổi ở 50 độ. , sau đó thêm Chiết xuất dầu mỏ với ete hoặc n-hexan, sau đó cô đặc dịch chiết bằng thiết bị bay hơi quay thành chất lỏng đặc. Cuối cùng, thêm ethanol tuyệt đối và đông lạnh trong tủ lạnh để tách các tạp chất như cholesterol. Lọc và thu hồi dịch lọc.

b. Phương pháp nghiền, nghiền và chiết xuất

Phương pháp nghiền và nghiền chung của phương pháp chiết xuất là: đầu tiên lấy tế bào vi khuẩn ướt cho vào cối, thêm một lượng nhỏ cát thạch anh, axeton và chất chống oxy hóa để nghiền nhanh, nghiền một lúc, sau đó ly tâm, đổ phần nổi phía trên. ly tâm, sau đó thêm chiết xuất dầu mỏ với ete hoặc n-hexan, sau đó cô đặc dịch chiết bằng thiết bị bay hơi quay thành chất lỏng đặc. Cuối cùng, thêm ethanol tuyệt đối và đông lạnh trong tủ lạnh để tách các tạp chất như cholesterol. Lọc và thu hồi dịch lọc.

c. Phương pháp nghiền và chiết siêu âm

Phương pháp nghiền và chiết siêu âm chung như sau: đầu tiên, thêm axeton vào tế bào vi khuẩn ướt để chuẩn bị huyền phù vi khuẩn, sau đó sử dụng máy phá vỡ tế bào siêu âm để nghiền nát tế bào vi khuẩn trong điều kiện tắm nước đá, và cuối cùng là ly tâm để chiết.

Vai trò của gốc tự dobáo thù

Coenzym Q là chất chuyển hóa năng lượng trong ty thể của tế bào. Nó tham gia vào "chu trình axit tricarboxylic" bằng cách chuyển và truyền electron để tạo ra ATP (adenosine triphosphate), tức là yếu tố năng lượng cho quá trình chuyển hóa tế bào. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng sau khi coenzym Q10 trong cơ thể trở thành rượu, nó có thể phản ứng trực tiếp với các gốc tự do peroxide để tái tạo VE, đồng thời đóng vai trò chống oxy hóa một cách độc lập và hiệp đồng.

Sự suy giảm chức năng miễn dịch khi lão hóa là kết quả của các gốc tự do và phản ứng gốc tự do. Coenzym Q10, như một chất chống oxy hóa mạnh, có thể ức chế sự biệt hóa của các thụ thể và tế bào trên tế bào miễn dịch chỉ bằng các gốc tự do hoặc kết hợp với vitamin B6 (pyridoxine), và có tác dụng điều chỉnh hệ thống vi ống liên quan đến hoạt động, tăng cường hệ thống miễn dịch , và làm chậm quá trình lão hóa.

Vai trò bảo vệ da

Coenzym Q10 thâm nhập vào lớp tăng trưởng của da để làm suy yếu phản ứng oxy hóa của các photon và có thể kích hoạt các tyrosine kinase được phosphoryl hóa cụ thể với sự hỗ trợ của tocopherol. Ngăn chặn tổn thương oxy hóa đối với DNA, ức chế sự biểu hiện collagenase trong nguyên bào sợi da người dưới tia cực tím và bảo vệ da khỏi bị hư hại. Nghiên cứu sâu rộng cho thấy coenzym Q10 ức chế quá trình peroxid hóa lipid, giảm sự hình thành các gốc tự do, bảo vệ trung tâm hoạt động SOD và cấu trúc của nó khỏi tổn thương oxy hóa gốc tự do, tăng hoạt động của các enzyme như SOD trong cơ thể, ức chế quá trình apoptosis của tế bào do stress oxy hóa , và có tác dụng chống oxy hóa đáng kể.

Tăng cường miễn dịch

Coenzym Q10 là chất khởi đầu chuyển hóa tế bào và chống oxy hóa tự nhiên do chính tế bào sản xuất. Nó có chức năng bảo vệ và khôi phục tính toàn vẹn của cấu trúc màng sinh học và ổn định tiềm năng màng. Nó là một chất tăng cường miễn dịch không đặc hiệu của cơ thể nên có tác dụng chống mệt mỏi tuyệt vời. Coenzym Q10 giữ cho tế bào luôn ở trạng thái tốt và khỏe mạnh, nhờ đó cơ thể tràn đầy sức sống và trí não.

Tăng cường hiệu quả năng lượng cơ bắp

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng bổ sung coenzym Q10 100 ~ 150 mg/ngày có thể cải thiện đáng kể tình trạng của những người mắc chứng loạn dưỡng cơ. Tập thể dục chăm chỉ làm giảm hàm lượng coenzym Q10 trong máu và bổ sung 60mg hàng ngày có thể cải thiện chức năng của vận động viên. Nhiều người thừa cân có lượng Coenzym Q10 rất thấp và việc bổ sung Coenzym Q10 có thể giúp họ giảm cân. Điều này là do Coenzym Q10 có thể đẩy nhanh quá trình chuyển hóa chất béo, cung cấp cho tứ chi và não nguồn cung cấp năng lượng dồi dào và tăng cường sinh lực.

(1) Lĩnh vực thực phẩm

Coenzym Q10 còn được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm. Nó được thêm vào một số loại thực phẩm, chẳng hạn như thực phẩm bổ sung dinh dưỡng, đồ uống, bánh mì, kẹo, v.v., để tăng giá trị dinh dưỡng của chúng. Ngoài ra, nó còn được dùng để cải thiện đặc tính chống oxy hóa của thực phẩm, giúp thực phẩm không bị hư hỏng, thối rữa.

(2) Lĩnh vực y tế

Coenzym Q10 còn được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực y tế và đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sức khỏe con người. Nó được sử dụng để điều trị các bệnh khác nhau như bệnh tim, ung thư, bệnh thoái hóa thần kinh, v.v. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng Coenzym Q10 có thể giúp cải thiện sức khỏe tim mạch, giảm mệt mỏi, cải thiện khả năng miễn dịch và có tác dụng chống lão hóa.

(3) Lĩnh vực mỹ phẩm

Coenzym Q10 cũng được sử dụng trong nhiều loại mỹ phẩm vì đặc tính chống oxy hóa và chống viêm. Những đặc tính này có thể giúp làm chậm quá trình lão hóa da và cải thiện độ rạng rỡ và độ đàn hồi của da. Coenzym Q10 là thành phần quan trọng trong nhiều sản phẩm chăm sóc da và làm đẹp.

(4) Cánh đồng thức ăn chăn nuôi

Trong ngành chăn nuôi, Coenzym Q10 còn được sử dụng trong thức ăn chăn nuôi. Coenzym Q10 được bổ sung vào thức ăn chăn nuôi gia súc, gia cầm như lợn, gà để thúc đẩy chúng sinh trưởng và phát triển, nâng cao chất lượng thịt, trứng, tăng cường khả năng kháng bệnh. Đồng thời, nó cũng có thể cải thiện hiệu suất sinh sản và tăng tỷ lệ sinh sản. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng coenzym Q10 có thể làm tăng tốc độ tăng trưởng và năng suất của vật nuôi, đồng thời tăng cường khả năng chống lại bệnh tật của chúng. Vì vậy, nó được sử dụng rộng rãi trong thức ăn chăn nuôi để nâng cao lợi ích kinh tế.

Để nâng cao khả dụng sinh học của Coenzym Q10, điều quan trọng là phải chọn công thức thích hợp dựa trên các nhu cầu ứng dụng khác nhau, cho phép giải phóng và hoạt động tốt hơn trong cơ thể. Dựa vào nền tảng công nghệ tách và chiết của chúng tôi, HSF Biotech sản xuất Coenzym Q10 bằng công nghệ vi nang phân tán trong nước lạnh. Điều này đảm bảo hiệu suất ổn định, kiểm soát chặt chẽ các chất ô nhiễm dạng vết và khả năng lưu chuyển tốt. Nó phân tán nhanh chóng trong nước lạnh, phù hợp cho nhiều ứng dụng khác nhau như đồ uống rắn, kẹo dẻo và hỗn hợp trộn sẵn. Nó có thể được kết hợp với vitamin E/dầu thực vật và được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm chức năng, viên nang mềm và các sản phẩm khác.

Để biết thêm chi tiết, vui lòng liên hệ với chúng tôi:

E-mail:sales@healthfulbio.com

Whatsapp: +86 18992720900