Kako se CoQ10 fermentira?

Koenzim Q10 (koenzim Q10, CoQ10) je kinonski spoj topiv u mastima. Kao prirodni koenzim, CoQ10 je bitan antioksidans i prijenosnik elektrona za ljudsko tijelo. To je kritična tvar u disanju, koja može povećati opskrbu unutarstaničnog ATP-a, smanjiti slobodne radikale u tijelu, oduprijeti se oksidaciji, pomoći odgoditi starenje i poboljšati tjelesni imunitet. Koenzim Q10 naširoko se koristi u području hrane, medicine, kozmetike i stočne hrane, a potražnja na tržištu i tehničke primjene su u porastu.

Postoje tri glavne metode za proizvodnju koenzima Q10: jedna je metoda ekstrakcije iz biljnih i životinjskih tkiva; druga je metoda kemijske sinteze; a treća je metoda ekstrakcije iz mikrobne fermentacije. Trenutačno je glavna metoda za proizvodnju koenzima Q10 metoda fermentacije, koja ne samo da može proširiti proizvodnu ljestvicu, već također može zauzeti prednost u smislu produktivnosti.

Odabir sojeva

Iako je sadržaj koenzima Q10 u mikrobnim stanicama u prirodi visok, produkt njegove fermentacije je mješavina više homologa koenzima Q10, što rezultira visokim troškovima pročišćavanja koenzima Q10. Stoga je u fermentacijskoj proizvodnji koenzima Q10 odabir proizvodnih sojeva primarni problem. Sadržaj koenzima Q10 u fotosintetskim bakterijama (u daljnjem tekstu PSB) općenito je visok. Klasifikacijski PSB pripada redu Rhodospirillales, redu Eubacteria, redu Bacteria, redu Rhodospirillales i redu Chlorobacteria. Prvi se dijeli na Rhodothiobacteriaceae i Rhodospirillaceae. Stoga su bakterije Rhodospirillaceae jedan od idealnih izbora za sojeve koji proizvode koenzim Q10-. Kapacitet proizvodnje koenzima Q10 sojeva divljeg tipa ne može zadovoljiti proizvodne potrebe i oni se mogu genetski modificirati korištenjem konvencionalne mutageneze i tehnika genetskog inženjeringa.

Optimizacija uvjeta fermentacije

Uz korištenje teorije metaboličke kontrole za odabir mutanata visokog prinosa ili konstruiranje rekombinantnih sojeva za povećanje prinosa fermentacije, optimizacija uvjeta fermentacije proizvodnih bakterija također je važan i učinkovit način za povećanje prinosa fermentacije.

• Optimizacija medija kulture

U fermentaciji koenzima Q10 provode se pokusi optimizacije fermentacije odabirom izvora ugljika, izvora dušika, faktora rasta, anorganskih soli itd. iz različitih izvora kako bi se odredio sastav medija kulture. Istraživanja su pokazala da metalni ioni, osobito Mg2+, Fe2+ i Mn2+, potiču fermentacijsku proizvodnju koenzima Q10. Osim toga, prekursori mogu značajno povećati prinos proizvoda i, pod određenim uvjetima, također mogu kontrolirati protok produkata bakterijskog anabolizma. Zabilježeno je da prekursori koji se dodaju fermentacijskoj proizvodnji koenzima Q10 uključuju p-hidroksibenzojevu kiselinu, mevalonat, izopentanol i geraniol.

• Optimizacija kulturnih uvjeta

a. Miješanje-prozračivanje

Učinci miješanja-prozračivanja na prinos koenzima Q10 variraju ovisno o proizvodnom soju. Jedan je da može pospješiti proizvodnju koenzima Q10 fermentacijom; drugi je da ima inhibitorni učinak. Istraživanja su pokazala da je citoplazmatska membrana bakterija koje rastu u uvjetima ograničenog kisika dobro razvijena i ima višeslojnu strukturu, a fotoreakcijski centar PSB-a nalazi se ovdje, što može dovesti do većeg sadržaja koenzima Q10 od bakterija koje rastu u dovoljnoj količini kisika uvjeti opskrbe.

b. Svjetlo

Bakterije Rhodospirillaceae mogu obavljati i obveznu anaerobnu fotosintezu bakterija i aerobno disanje i fermentaciju. Car i Excell su izvijestili da PSB ima visoku proizvodnju koenzima Q10 u laganim anaerobnim uvjetima, ali kada se prebaci na tamnu aerobnu kulturu, proizvodnja će naglo pasti.

c. pH

Početna pH vrijednost utjecat će na brzinu bakterijskog iskorištavanja supstrata i na strukturno stanje stanice, čime će utjecati na brzinu rasta bakterija i promjene metabolita. Wang Genhua i sur. proveo je eksperiment s tikvicom za protresanje na Rhizobium leguminosarum i otkrio da bakterije proizvode više koenzima Q10 u kiselim nego u alkalnim uvjetima. Količina unutarstaničnog koenzima Q10 najveća je pri pH 5.

d. Vrijeme uzgoja

Yoshida i sur. otkrili da je sadržaj koenzima Q10 bio veći kada su bakterije bile u ranoj fazi stabilnog razdoblja. Zhu Xufen i sur. također vjeruje da sadržaj CoQ10 u bakterijama nastavlja rasti s povećanjem vremena uzgoja, dosežući najvišu razinu u ranoj i srednjoj fazi stabilnog razdoblja, a zatim počinje opadati.

• Optimizacija modela treninga

Načini kulture dijele se na šaržnu fermentaciju, šaržnu fermentaciju s napajanjem, šaržnu fermentaciju s napajanjem, kontinuiranu fermentaciju itd. Različiti načini kulture imaju svoje prednosti i nedostatke, a način kulture može izravno utjecati na proizvodnju koenzima Q10. Trenutačno više obećava šaržna kultura. Fed-batch može izbjeći nakupljanje metabolizma i postići veću gustoću stanica, produžiti proces fermentacije i akumulirati veliku količinu proizvoda. Proučavanjem respiratornog intenziteta bakterija koje proizvode koenzim Q10-, korelacije između metabolizma šećera i proizvodnje koenzima Q10, te kinetičke analize opskrbe kisikom i glukoze, utvrđeno je da održavanje niske koncentracije glukoze tijekom proces fermentacije je pogodan za stvaranje proizvoda. Stoga se može koristiti i Fed-batch kultura. Istraživanje radioaktivnih rizobija otkrilo je da miješana šaržna fermentacija sa saharozom i odgovarajućom količinom tekućine od pečenog kukuruza može značajno povećati proizvodnju koenzima Q10, a njegov unutarstanični sadržaj koenzima Q10 porastao je za 33%.

Ekstrakcija koenzimae Q10

Budući da je koenzim Q10 unutarstanični proizvod dobiven mikrobnom fermentacijom, stanična stijenka mora se prvo poremetiti tijekom procesa ekstrakcije. Stoga je razbijanje stanica jedan od ključnih koraka u ekstrakciji koenzima Q10, što izravno utječe na biološku aktivnost, prinos i cijenu koenzima Q10. Nakon pregleda literature, otkrili smo da postoji mnogo metoda za ekstrakciju koenzima Q10. Ovaj članak sažima i uspoređuje nekoliko često korištenih metoda ekstrakcije.

• Metoda ekstrakcije saponifikacije

Metoda ekstrakcije saponifikacijom prenosi veliku količinu komponenti koje nisu topljive u vodi poput glicerida masnih kiselina i raznih slobodnih masnih kiselina sadržanih u ekstraktu koenzima Q10 u vodenu fazu, dok koenzim Q10 topiv u mastima ostaje u organskoj fazi, a zatim se ekstrahira pomoću organskog otapala. , čime se poboljšava njegova čistoća i kapacitet ekstrakcije. Uobičajene metode ekstrakcije saponifikacijom uglavnom uključuju metodu ekstrakcije alkoholno-alkalnom saponifikacijom i metodu ekstrakcije alkalnom saponifikacijom.

a. Metoda ekstrakcije alkoholno-alkalnom saponifikacijom

Opća metoda metode ekstrakcije alkoholno-alkalne saponifikacije je: prvo dodajte pirogalnu kiselinu s masenim udjelom od oko 7% u bakterijske stanice, zatim polako dodajte 1,3~1,5 puta volumen otopine natrijevog hidroksida-etanola, promiješajte i zatim dodajte n-heksan. Refluksirajte za ekstrakciju i brzo ohladite na sobnu temperaturu. Zatim upotrijebite odgovarajuću količinu petrolej etera za višestruku ekstrakciju, isperite vodom do neutralne reakcije, koncentrirajte vodom, usitnite pod vakuumom i rotacijski isparite kako biste uklonili organsko otapalo i na kraju otopite s apsolutnim etanolom. U metodi alkoholno-alkalne saponifikacije, zbog prisutnosti etanola, dugotrajna saponifikacija može dovesti do transpozicije metoksi skupine u koenzimu Q10 i etoksi skupine u etanolu, što rezultira jednostrukim ili dvostrukim etoksi derivatima.

b. Metoda ekstrakcije alkalnom saponifikacijom

Opća metoda metode ekstrakcije lužnate saponifikacije je: prvo dodajte kiselu vodu bakterijama, zagrijte i refluksirajte u vodenoj kupelji 3 sata, polako dodajte natrijev hidroksid razrijeđen do određenog višekratnika, zatim refluksirajte neko vrijeme i brzo ohladite do sobna temperatura. Zatim dodajte ispiranje organskim otapalom 2 do 3 puta, uzmite supernatant i isperite ga vodom do neutralne reakcije, zatim uzmite vodu i koncentrirajte, vakuumsko koncentriranje i rotacijsko isparavanje kako biste uklonili organsko otapalo i na kraju ga otopite s apsolutnim etanolom. U usporedbi s metodom ekstrakcije alkalnom saponifikacijom, iako otopina proizvodi fenomen emulgiranja, metoda ekstrakcije alkalnom saponifikacijom ima veću ekstrakcijsku količinu koenzima Q10 i proizvodi manje nečistoća.

• Metoda ekstrakcije poremećaja stanica

a. Metoda ekstrakcije miješanjem organskog otapala i drobljenjem

Opća metoda miješanja organskog otapala i metoda ekstrakcije drobljenjem je: prvo dodajte mokre bakterijske stanice i aceton u čašu, promiješajte magnetskom mješalicom, centrifugirajte i izlijte supernatant, zatim upotrijebite rotacijski isparivač za koncentriranje supernatanta na 50 stupnjeva , a zatim dodajte naftni ekstrakt s eterom ili n-heksanom, a zatim koncentrirajte ekstrakt rotacijom isparivač do guste tekućine. Na kraju dodajte apsolutni etanol i zamrznite ga u hladnjaku kako biste odvojili nečistoće poput kolesterola. Filtrirati i sakupiti filtrat.

b. Metoda mljevenja, drobljenja i ekstrakcije

Opća metoda mljevenja i metode ekstrakcije drobljenja je: prvo, uzmite mokre bakterijske stanice u tarionik, dodajte malu količinu kvarcnog pijeska, acetona i antioksidansa za brzo mljevenje, mljevenje neko vrijeme, zatim centrifugirajte, izlijte supernatant nakon centrifugiranjem, a zatim dodati petrolejski ekstrakt s eterom ili n-heksanom, a zatim koncentrirati ekstrakt na rotacijskom isparivaču do guste tekućine. Na kraju dodajte apsolutni etanol i zamrznite ga u hladnjaku kako biste odvojili nečistoće poput kolesterola. Filtrirati i sakupiti filtrat.

c. Ultrazvučna metoda drobljenja i ekstrakcije

Opća metoda ultrazvučnog drobljenja i ekstrakcije je sljedeća: prvo dodajte aceton mokrim bakterijskim stanicama kako biste pripremili bakterijsku suspenziju, zatim upotrijebite ultrazvučni razarač stanica za drobljenje bakterijskih stanica u uvjetima ledene kupelji i na kraju centrifugirajte za ekstrakciju.

Uloga slobodnih radikala scosvetnički

Koenzim Q je pretvarač energije u mitohondrijima stanica. Sudjeluje u "ciklusu trikarboksilne kiseline" prijenosom i prijenosom elektrona za proizvodnju ATP-a (adenozin trifosfata), odnosno energetskog faktora za metabolizam stanica. Eksperimenti su pokazali da nakon što koenzim Q10 u tijelu postane alkohol, on može izravno reagirati sa slobodnim radikalima peroksida za regeneraciju VE, te samostalno i sinergistički igrati ulogu antioksidansa.

Pad imunološke funkcije starenjem rezultat je slobodnih radikala i reakcija slobodnih radikala. Koenzim Q10, kao jak antioksidans, može inhibirati diferencijaciju receptora i stanica na imunološkim stanicama slobodnim radikalima samim ili u kombinaciji s vitaminom B6 (piridoksin), te ima modifikacijski učinak na sustav mikrotubula vezan uz aktivnost, pojačava imunološki sustav , i odgađa starenje.

Uloga zaštite kože

Koenzim Q10 prodire u sloj kože kako bi oslabio oksidacijsku reakciju fotona i može aktivirati specifične fosforilirane tirozin kinaze uz pomoć tokoferola. Sprječava oksidativno oštećenje DNK, inhibira ekspresiju kolagenaze u fibroblastima ljudske kože pod ultraljubičastim svjetlom i štiti kožu od oštećenja. Opsežna istraživanja pokazuju da koenzim Q10 inhibira peroksidaciju lipida, smanjuje stvaranje slobodnih radikala, štiti aktivni centar SOD i njegovu strukturu od oksidativnog oštećenja slobodnih radikala, povećava aktivnost enzima kao što je SOD u tijelu, inhibira apoptozu stanica izazvanu oksidativnim stresom , te ima značajan antioksidativni učinak.

Jačanje imuniteta

Koenzim Q10 je prirodni antioksidans i pokretač metabolizma stanica koje proizvode same stanice. Ima funkciju zaštite i obnavljanja cjelovitosti strukture biološke membrane i stabilizacije membranskog potencijala. Nespecifični je pojačivač imuniteta organizma pa pokazuje izvrstan učinak protiv umora. Koenzim Q10 održava stanice u dobrom i zdravom stanju, pa je tijelo puno vitalnosti i snage mozga.

Povećajte energetski učinak mišića

Studije su pokazale da suplementacija 100~150mg/dan koenzima Q10 može značajno poboljšati stanje osoba koje pate od mišićne distrofije. Teška tjelesna aktivnost smanjuje sadržaj koenzima Q10 u krvi, a dnevna doza od 60 mg može poboljšati funkciju sportaša. Mnogi ljudi s prekomjernom tjelesnom težinom imaju vrlo niske razine koenzima Q10, a suplementacija im može pomoći da izgube težinu. To je zato što koenzim Q10 može ubrzati metabolizam masti, osiguravajući udovima i mozgu dovoljno energije i povećavajući vitalnost.

(1) Polje hrane

Koenzim Q10 također se široko koristi u prehrambenoj industriji. Dodaje se određenoj hrani, kao što su dodaci prehrani, pića, kruh, slatkiši itd., kako bi se povećala njihova hranjiva vrijednost. Osim toga, koristi se i za poboljšanje antioksidativnih svojstava hrane, što pomaže u sprječavanju kvarenja i propadanja hrane.

(2) Medicinsko područje

Koenzim Q10 također se naširoko koristi u medicini i ima važnu ulogu u očuvanju ljudskog zdravlja. Koristi se za liječenje raznih bolesti kao što su bolesti srca, rak, neurodegenerativne bolesti itd. Studije su pokazale da koenzim Q10 može pomoći u poboljšanju zdravlja srca, smanjenju umora, poboljšanju imuniteta i ima učinke protiv starenja.

(3) Kozmetičko područje

Koenzim Q10 se također koristi u raznim kozmetičkim proizvodima zbog svojih antioksidativnih i protuupalnih svojstava. Ova svojstva mogu usporiti starenje kože i poboljšati sjaj i elastičnost kože. Koenzim Q10 važan je sastojak mnogih proizvoda za njegu kože i tretmana ljepote.

(4) Polje stočne hrane

U stočarskoj industriji koenzim Q10 se također koristi u stočnoj hrani. Koenzim Q10 dodaje se hrani za stoku i perad kao što su svinje i kokoši kako bi pospješio njihov rast i razvoj, poboljšao kvalitetu mesa i jaja te povećao otpornost na bolesti. Istodobno, također može poboljšati reproduktivne performanse i povećati stopu reprodukcije. Istraživanja su pokazala da koenzim Q10 može povećati stopu rasta i prinos životinja te povećati njihovu sposobnost otpornosti na bolesti. Stoga se široko koristi u stočnoj hrani za poboljšanje ekonomskih koristi.

Kako bi se povećala bioraspoloživost koenzima Q10, važno je odabrati odgovarajuće formulacije na temelju različitih potreba primjene, omogućujući bolje oslobađanje i funkcioniranje unutar tijela. Oslanjajući se na našu tehnološku platformu za odvajanje i ekstrakciju, HSF Biotech proizvodi koenzim Q10 koristeći tehnologiju mikrokapsulacije disperzije u hladnoj vodi. To osigurava stabilne performanse, strogu kontrolu nad tragovima zagađivača i dobru protočnost. Brzo se raspršuje u hladnoj vodi, što ga čini prikladnim za razne primjene kao što su čvrsta pića, gumene bombone i premiksi. Može se kombinirati s vitaminom E/biljnim uljima i naširoko se koristi u funkcionalnoj hrani i mekim kapsulama, među ostalim proizvodima.

Za više detalja, molimo kontaktirajte nas:

Email:sales@healthfulbio.com

Whatsapp: +86 18992720900