Hur fermenteras CoQ10?

Koenzym Q10 (coenzym Q10, CoQ10) är en fettlöslig kinonförening. Som ett naturligt förekommande koenzym är CoQ10 en viktig antioxidant och elektrontransportör för människokroppen. Det är ett kritiskt ämne i andningen, som kan förbättra tillförseln av intracellulär ATP, minska fria radikaler i kroppen, motstå oxidation, hjälpa till att fördröja åldrandet och förbättra kroppens immunitet. Coenzym Q10 används i stor utsträckning inom områdena livsmedel, medicin, kosmetika och djurfoder, och efterfrågan på marknaden och tekniska tillämpningar ökar.

Det finns tre huvudsakliga metoder för produktion av koenzym Q10: en är extraktionsmetoden från växt- och djurvävnader; den andra är den kemiska syntesmetoden; och den tredje är extraktionsmetoden från mikrobiell fermentering. För närvarande är huvudmetoden för produktion av koenzym Q10 jäsningsmetoden, som inte bara kan utöka produktionsskalan utan också har en fördel när det gäller produktivitet.

Val av stammar

Även om innehållet av koenzym Q10 i mikrobiella celler i naturen är högt, är dess fermenteringsprodukt en blandning av flera koenzym Q10-homologer, vilket resulterar i en hög kostnad för rening av koenzym Q10. Därför är valet av produktionsstammar den primära frågan vid fermenteringsproduktionen av koenzym Q10. Innehållet av koenzym Q10 i fotosyntetiska bakterier (nedan kallat PSB) är generellt högt. När det gäller klassificering tillhör PSB ordningen Rhodospirillales, ordningen Eubakterier, ordningen för bakterier, ordningen Rhodospirillales och ordningen av Chlorobacteria. Den förra är uppdelad i Rhodothiobacteriaceae och Rhodospirillaceae. Därför är Rhodospirillaceae-bakterier ett av de idealiska valen för koenzym Q10-producerande stammar. Koenzym Q10-produktionskapaciteten hos vildtypsstammar kan inte möta produktionsbehov, och de kan genetiskt modifieras med hjälp av konventionell mutagenes och genteknik.

Optimering av jäsningsförhållanden

Förutom att använda metabolisk kontrollteori för att välja högavkastande mutanter eller konstruera rekombinanta stammar för att öka fermentationsutbytet, är optimering av fermenteringsförhållandena för produktionsbakterier också ett viktigt och effektivt sätt att öka fermentationsutbytet.

• Optimering av odlingsmedium

Vid fermentering av koenzym Q10 utförs fermentationsoptimeringsexperiment genom att välja kolkällor, kvävekällor, tillväxtfaktorer, oorganiska salter etc. från olika källor för att bestämma odlingsmediets sammansättning. Studier har visat att metalljoner, särskilt Mg2+, Fe2+ och Mn2+, främjar fermenteringsproduktionen av koenzym Q10. Dessutom kan prekursorer avsevärt öka utbytet av produkter och kan under vissa förhållanden också kontrollera flödet av bakteriella anabolismprodukter. Det har rapporterats att prekursorerna som tillsätts till fermenteringsproduktionen av koenzym Q10 inkluderar p-hydroxibensoesyra, mevalonat, isopentanol och geraniol.

• Optimering av kulturella förhållanden

a. Agitation-luftning

Effekterna av agitation-luftning på utbytet av koenzym Q10 varierar beroende på produktionsstam. En är att den kan främja jäsningsproduktionen av koenzym Q10; den andra är att den har en hämmande effekt. Studier har visat att det cytoplasmatiska membranet hos bakterier som odlas under syrebegränsade förhållanden är välutvecklat och har en flerskiktsstruktur, och här finns fotoreaktionscentrumet för PSB, vilket kan leda till en högre halt av koenzym Q10 än bakterier som odlas under tillräckligt med syre leveransvillkor.

b. Ljus

Rhodospirillaceae-bakterier kan utföra både obligat anaerob bakteriell fotosyntes och aerob andning och fermentering. Car and Excell rapporterade att PSB har en hög produktion av koenzym Q10 under lätta anaeroba förhållanden, men när den väl byts till mörk aerob kultur kommer produktionen att minska kraftigt.

c. pH

Det initiala pH-värdet kommer att påverka hastigheten för bakteriell användning av substratet och cellens strukturella tillstånd, vilket påverkar tillväxthastigheten för bakterierna och förändringarna i metaboliter. Wang Genhua et al. genomförde ett skakkolvsexperiment på Rhizobium leguminosarum och fann att bakterierna producerade mer koenzym Q10 under sura förhållanden än under alkaliska förhållanden. Mängden intracellulärt koenzym Q10 är högst vid pH 5.

d. Odlingstid

Yoshida et al. fann att halten av koenzym Q10 var högre när bakterierna var i det tidiga skedet av stabilperioden. Zhu Xufen et al. trodde också att innehållet av CoQ10 i bakterierna fortsatte att öka med ökningen av odlingstiden, nådde den högsta nivån i de tidiga och mellersta stadierna av stabilperioden, och började sedan minska.

• Optimering av träningsmodellen

Odlingssätten är uppdelade i satsvis jäsning, satsvis jäsning, satsvis jäsning, kontinuerlig jäsning, etc. Olika odlingssätt har sina fördelar och nackdelar, och odlingsläget kan direkt påverka produktionen av koenzym Q10. För närvarande är fed-batch-kultur mer lovande. Fed-batch kan undvika metabolism-ackumulering och få högre celldensitet, förlänga fermenteringsprocessen och ackumulera en stor mängd produkt. Genom studiet av andningsintensiteten hos koenzym Q10-producerande bakterier, korrelationen mellan sockermetabolism och koenzym Q10-produktion, och den kinetiska analysen av syretillförsel och glukostillförsel, fann man att bibehållande av en låg koncentration av glukos under jäsningsprocessen bidrar till bildningen av produkten. Därför är det också Fed-batch-kultur som kan användas. Forskning om radioaktiv rhizobia fann att blandad satsvis jäsning med sackaros och en lämplig mängd majsstekad vätska avsevärt kan öka produktionen av koenzym Q10, och dess intracellulära koenzym Q10-innehåll ökade med 33 %.

Extraktion av koenzyme Q10

Eftersom koenzym Q10 är en intracellulär produkt som erhålls från mikrobiell fermentering, måste cellväggen förstöras under extraktionsprocessen. Därför är cellavbrott ett av nyckelstegen i att extrahera Coenzym Q10, vilket direkt påverkar den biologiska aktiviteten, utbytet och kostnaden för Coenzym Q10. Efter att ha granskat litteraturen fann vi att det finns många metoder för att extrahera Coenzym Q10. Den här artikeln sammanfattar och jämför flera vanligt använda extraktionsmetoder.

• Förtvålningsextraktionsmetod

Förtvålningsextraktionsmetoden överför en stor mängd icke-vattenlösliga komponenter såsom fettsyraglycerider och olika fria fettsyror som ingår i Coenzyme Q10-extraktet till vattenfasen, medan det fettlösliga Coenzyme Q10 förblir i den organiska fasen, och extraheras sedan med användning av ett organiskt lösningsmedel. , vilket förbättrar dess renhet och extraktionskapacitet. Vanliga förtvålningsextraktionsmetoder inkluderar huvudsakligen alkohol-alkali förtvålningsextraktionsmetoden och den alkaliska förtvålningsextraktionsmetoden.

a. Metod för extraktion av alkohol-alkali förtvålning

Den allmänna metoden för extraktionsmetoden för alkohol-alkali förtvålning är: tillsätt först pyrogallsyra med en massfraktion på cirka 7% till bakteriecellerna, tillsätt sedan långsamt 1,3 ~ 1,5 gånger volymen natriumhydroxid-etanollösning, rör om och tillsätt sedan n-hexan. Återloppskoka för extraktion och kyl snabbt till rumstemperatur. Använd sedan en lämplig mängd petroleumeter för att extrahera flera gånger, tvätta med vatten tills det är neutralt, koncentrera med vatten, vakuumkross och rotationsindunsta för att avlägsna det organiska lösningsmedlet och lös slutligen upp med absolut etanol. I alkohol-alkaliförtvålningsmetoden, på grund av närvaron av etanol, kan långtidsförtvålning leda till transponering av metoxigruppen i koenzym Q10 och etoxigruppen i etanol, vilket resulterar i enkla eller dubbla etoxiderivat.

b. Alkali förtvålningsextraktionsmetod

Den allmänna metoden för extraktionsmetoden för alkalisk förtvålning är: tillsätt först surt vatten till bakterierna, värm upp och återloppskoka i ett vattenbad i 3 timmar, tillsätt långsamt natriumhydroxid utspädd till en viss multipel, återloppskoka sedan under en tid och kyl snabbt till rumstemperatur. Tillsätt sedan urlakning med organiskt lösningsmedel 2 till 3 gånger, ta supernatanten och tvätta den med vatten tills den är neutral, ta sedan vatten och koncentrat, vakuumkoncentration och rotationsindunstning för att avlägsna det organiska lösningsmedlet och lös det slutligen med absolut etanol. Jämfört med den alkaliska förtvålningsextraktionsmetoden, även om lösningen ger ett emulgeringsfenomen, har den alkaliska förtvålningsextraktionsmetoden en högre extraktionsmängd av koenzym Q10 och producerar färre föroreningar.

• Cellstörningsextraktionsmetod

a. Metod för omrörning och krossning av organiskt lösningsmedel

Den allmänna metoden för omrörning av organiskt lösningsmedel och extraktionsmetoden för krossning är: tillsätt först våta bakterieceller och aceton i en bägare, rör om med en magnetisk omrörarstav, centrifugera och häll ut supernatanten, använd sedan en rotationsindunstare för att koncentrera supernatanten vid 50 grader och tillsätt sedan petroleumextrakt med eter eller n-hexan, och koncentrera sedan extraktet med en rotationsindunstare till en tjock vätska. Tillsätt slutligen absolut etanol och frys in i kylskåpet för att separera föroreningar som kolesterol. Filtrera och återvinn filtratet.

b. Metod för malning, krossning och extraktion

Den allmänna metoden för att mala och krossa extraktionsmetoden är: först, ta de våta bakteriecellerna i en mortel, tillsätt en liten mängd kvartssand, aceton och antioxidanter för att mala snabbt, mal en stund, centrifugera sedan, häll supernatanten efter centrifugering, och tillsätt sedan petroleumextrakt med eter eller n-hexan, och koncentrera sedan extraktet med en rotationsindunstare till en tjock vätska. Tillsätt slutligen absolut etanol och frys in i kylskåpet för att separera föroreningar som kolesterol. Filtrera och återvinn filtratet.

c. Ultraljudskrossnings- och extraktionsmetod

Den allmänna metoden för ultraljudskrossning och extraktion är följande: tillsätt först aceton till de våta bakteriecellerna för att förbereda en bakteriesuspension, använd sedan en ultraljudscellstörare för att krossa bakteriecellerna under isbadsförhållanden och centrifugera slutligen för extraktion.

Rollen av fria radikaler schämnd

Koenzym Q är en energiomvandlare i cellernas mitokondrier. Den deltar i "trikarboxylsyracykeln" genom att överföra och överföra elektroner för att producera ATP (adenosintrifosfat), det vill säga en energifaktor för cellmetabolism. Experiment har visat att efter att koenzym Q10 i kroppen blivit alkohol, kan det reagera direkt med peroxidfria radikaler för att regenerera VE, och oberoende och synergistiskt spela rollen som en antioxidant.

Nedgången i immunförsvaret med åldrande är resultatet av fria radikaler och fria radikaler. Koenzym Q10, som en stark antioxidant, kan hämma differentieringen av receptorer och celler på immunceller av fria radikaler ensamma eller i kombination med vitamin B6 (pyridoxin), och har en modifierande effekt på mikrotubulisystemet relaterat till aktivitet, förbättrar immunförsvaret och försenar åldrandet.

Rollen att skydda huden

Koenzym Q10 penetrerar hudtillväxtskiktet för att försvaga oxidationsreaktionen av fotoner och kan aktivera specifika fosforylerade tyrosinkinaser med hjälp av tokoferol. Förhindra oxidativ skada på DNA, hämma uttrycket av kollagenas i humana hudfibroblaster under ultraviolett ljus och skydda huden från skador. Omfattande forskning visar att koenzym Q10 hämmar lipidperoxidation, minskar genereringen av fria radikaler, skyddar SOD-aktiva centrum och dess struktur från oxidativ skada från fria radikaler, ökar aktiviteten av enzymer som SOD i kroppen, hämmar cellapoptos inducerad av oxidativ stress , och har en betydande antioxidanteffekt.

Immunförstärkning

Koenzym Q10 är en naturlig antioxidant och cellmetabolisminitiator som produceras av cellerna själva. Det har funktionen att skydda och återställa integriteten hos den biologiska membranstrukturen och stabilisera membranpotentialen. Det är en ospecifik immunförstärkare av kroppen, så den visar utmärkt anti-trötthetseffekt. Koenzym Q10 håller cellerna i ett bra och hälsosamt tillstånd, så att kroppen är full av vitalitet och hjärnkraft.

Förbättra muskelenergieffekten

Studier har visat att tillskott av 100~150mg/dag av koenzym Q10 avsevärt kan förbättra tillståndet hos personer som lider av muskeldystrofi. Hård fysisk träning minskar blodhalten av koenzym Q10, och dagligt tillskott av 60 mg kan förbättra idrottarnas funktion. Många överviktiga har mycket låga nivåer av koenzym Q10, och kosttillskott kan hjälpa dem att gå ner i vikt. Detta beror på att Coenzym Q10 kan påskynda metabolismen av fett, vilket ger lemmarna och hjärnan en riklig energiförsörjning och ökar vitaliteten.

(1) Matfält

Koenzym Q10 används också flitigt inom livsmedelsindustrin. Det läggs till vissa livsmedel, såsom kosttillskott, drycker, bröd, godis, etc., för att öka deras näringsvärde. Dessutom används det också för att förbättra matens antioxidantegenskaper, vilket hjälper till att förhindra att maten förstörs och förfaller.

(2) Medicinskt område

Koenzym Q10 används också flitigt inom det medicinska området och spelar en viktig roll för att upprätthålla människors hälsa. Det används för att behandla olika sjukdomar som hjärtsjukdomar, cancer, neurodegenerativa sjukdomar etc. Studier har visat att koenzym Q10 kan hjälpa till att förbättra hjärthälsa, minska trötthet, förbättra immuniteten och ha anti-aging effekter.

(3) Kosmetiskt område

Koenzym Q10 används också i olika kosmetika på grund av dess antioxidant och antiinflammatoriska egenskaper. Dessa egenskaper kan hjälpa till att bromsa hudens åldrande och förbättra hudens lyster och elasticitet. Koenzym Q10 är en viktig ingrediens i många hudvårdsprodukter och skönhetsbehandlingar.

(4) Foderfält för djur

Inom boskapsindustrin används även Coenzym Q10 i foder. Koenzym Q10 läggs till foder för boskap och fjäderfä som grisar och kycklingar för att främja deras tillväxt och utveckling, förbättra kvaliteten på kött och ägg och förbättra sjukdomsresistens. Samtidigt kan det också förbättra reproduktionsförmågan och öka reproduktionshastigheten. Studier har visat att koenzym Q10 kan öka djurens tillväxthastighet och avkastning och förbättra deras förmåga att motstå sjukdomar. Därför används det i stor utsträckning i djurfoder för att förbättra ekonomiska fördelar.

För att förbättra biotillgängligheten av koenzym Q10 är det viktigt att välja lämpliga formuleringar baserat på olika applikationsbehov, vilket möjliggör bättre frisättning och funktion i kroppen. HSF Biotech förlitar sig på vår separations- och extraktionsteknologiplattform och producerar Coenzym Q10 med hjälp av mikroinkapslingsteknik med kallvattendispersion. Detta säkerställer stabil prestanda, strikt kontroll över spårföroreningar och god flytbarhet. Den sprids snabbt i kallt vatten, vilket gör den lämplig för olika applikationer som fasta drycker, gummier och förblandningar. Den kan kombineras med vitamin E/växtoljor och används flitigt i bland annat funktionella livsmedel och mjuka kapslar.

För mer information, vänligen kontakta oss:

E-post:sales@healthfulbio.com

Whatsapp: +86 18992720900