¿Cómo se fermenta la CoQ10?

Coenzima Q10 (coenzima Q10, CoQ10) es un compuesto de quinona liposoluble. Como coenzima natural, la CoQ10 es un antioxidante y transportador de electrones esencial para el cuerpo humano. Es una sustancia fundamental en la respiración, que puede mejorar el suministro de ATP intracelular, reducir los radicales libres en el cuerpo, resistir la oxidación, ayudar a retrasar el envejecimiento y mejorar la inmunidad del cuerpo. La coenzima Q10 se utiliza ampliamente en los campos de la alimentación, la medicina, los cosméticos y la alimentación del ganado, y la demanda del mercado y las aplicaciones técnicas están aumentando.

Existen tres métodos principales para la producción de coenzima Q10: uno es el método de extracción a partir de tejidos vegetales y animales; el segundo es el método de síntesis química; y el tercero es el método de extracción a partir de fermentación microbiana. En la actualidad, el método principal para la producción de coenzima Q10 es el método de fermentación, que no sólo puede ampliar la escala de producción sino que también ocupa una ventaja en términos de productividad.

Selección de cepas

Aunque el contenido de coenzima Q10 en las células microbianas en la naturaleza es alto, su producto de fermentación es una mezcla de múltiples homólogos de coenzima Q10, lo que resulta en un alto costo para la purificación de la coenzima Q10. Por lo tanto, en la producción por fermentación de coenzima Q10, la selección de las cepas de producción es la cuestión principal. El contenido de coenzima Q10 en las bacterias fotosintéticas (en lo sucesivo denominadas PSB) es generalmente elevado. En términos de clasificación, PSB pertenece al orden Rhodospirillales, al orden Eubacteria, al orden Bacteria, al orden Rhodospirillales y al orden Chlorobacteria. La primera se divide en Rhodothiobacteriaceae y Rhodospirillaceae. Por lo tanto, las bacterias Rhodospirillaceae son una de las opciones ideales para las cepas productoras de coenzima Q10-. La capacidad de producción de coenzima Q10 de las cepas de tipo salvaje no puede satisfacer las necesidades de producción y pueden modificarse genéticamente mediante técnicas convencionales de mutagénesis e ingeniería genética.

Optimización de las condiciones de fermentación.

Además de utilizar la teoría del control metabólico para seleccionar mutantes de alto rendimiento o construir cepas recombinantes para aumentar el rendimiento de la fermentación, optimizar las condiciones de fermentación de las bacterias de producción también es una forma importante y eficaz de aumentar el rendimiento de la fermentación.

• Optimización del medio de cultivo.

En la fermentación de la coenzima Q10 se llevan a cabo experimentos de optimización de la fermentación seleccionando fuentes de carbono, fuentes de nitrógeno, factores de crecimiento, sales inorgánicas, etc. de diferentes fuentes para determinar la composición del medio de cultivo. Los estudios han demostrado que los iones metálicos, especialmente Mg2+, Fe2+ y Mn2+, promueven la producción por fermentación de la coenzima Q10. Además, los precursores pueden aumentar significativamente el rendimiento de los productos y, bajo determinadas condiciones, también pueden controlar el flujo de productos del anabolismo bacteriano. Se ha informado que los precursores agregados a la producción por fermentación de la coenzima Q10 incluyen ácido p-hidroxibenzoico, mevalonato, isopentanol y geraniol.

• Optimización de las condiciones culturales.

a. Agitación-aireación

Los efectos de la agitación-aireación sobre el rendimiento de coenzima Q10 varían dependiendo de la cepa de producción. Una es que puede promover la producción por fermentación de coenzima Q10; la otra es que tiene un efecto inhibidor. Los estudios han demostrado que la membrana citoplasmática de las bacterias cultivadas en condiciones de oxígeno limitado está bien desarrollada y tiene una estructura multicapa, y aquí se encuentra el centro de fotorreacción del PSB, lo que puede conducir a un mayor contenido de coenzima Q10 que el de las bacterias cultivadas en condiciones de suficiente oxígeno. condiciones de suministro.

b. Luz

Las bacterias Rhodospirillaceae pueden realizar tanto la fotosíntesis bacteriana anaeróbica obligada como la respiración y fermentación aeróbicas. Car y Excell informaron que PSB tiene una alta producción de coenzima Q10 en condiciones anaeróbicas ligeras, pero una vez que se cambia a cultivo aeróbico oscuro, la producción disminuirá drásticamente.

do. pH

El valor de pH inicial afectará la tasa de utilización bacteriana del sustrato y el estado estructural de la célula, afectando así la tasa de crecimiento de las bacterias y los cambios en los metabolitos. Wang Genhua et al. Realizó un experimento en un matraz agitado con Rhizobium leguminosarum y descubrió que la bacteria producía más coenzima Q10 en condiciones ácidas que en condiciones alcalinas. La cantidad de coenzima Q10 intracelular es máxima a pH 5.

d. tiempo de cultivo

Yoshida et al. encontraron que el contenido de coenzima Q10 era mayor cuando las bacterias se encontraban en la etapa temprana del período estable. Zhu Xufen et al. También se creía que el contenido de CoQ10 en las bacterias continuó aumentando con el aumento del tiempo de cultivo, alcanzando el nivel más alto en las etapas temprana y media del período estable, y luego comenzó a disminuir.

• Optimización del modelo de formación.

Los modos de cultivo se dividen en fermentación por lotes, fermentación por lotes alimentados, fermentación por lotes alimentados, fermentación continua, etc. Los diferentes modos de cultivo tienen sus ventajas y desventajas, y el modo de cultivo puede afectar directamente la producción de coenzima Q10. Actualmente, el cultivo alimentado por lotes es más prometedor. El proceso por lotes puede evitar la acumulación del metabolismo y obtener una mayor densidad celular, prolongar el proceso de fermentación y acumular una gran cantidad de producto. A través del estudio de la intensidad respiratoria de las bacterias productoras de Coenzima Q10-, la correlación entre el metabolismo del azúcar y la producción de Coenzima Q10, y el análisis cinético del suministro de oxígeno y el suministro de glucosa, se encontró que mantener una concentración baja de glucosa durante el proceso de fermentación favorece la formación del producto. Por lo tanto, también se puede utilizar el cultivo Fed-batch. La investigación sobre rizobios radiactivos encontró que la fermentación mixta con sacarosa y una cantidad adecuada de licor de maíz puede aumentar significativamente la producción de coenzima Q10, y su contenido intracelular de coenzima Q10 aumentó en un 33%.

Extracción de coenzimae Q10

Dado que la coenzima Q10 es un producto intracelular obtenido de la fermentación microbiana, primero es necesario romper la pared celular durante el proceso de extracción. Por lo tanto, la alteración celular es uno de los pasos clave en la extracción de la coenzima Q10, que afecta directamente la actividad biológica, el rendimiento y el costo de la coenzima Q10. Después de revisar la literatura, descubrimos que existen muchos métodos para extraer la coenzima Q10. Este artículo resume y compara varios métodos de extracción utilizados comúnmente.

• Método de extracción por saponificación.

El método de extracción por saponificación transfiere una gran cantidad de componentes no solubles en agua, como glicéridos de ácidos grasos y diversos ácidos grasos libres contenidos en el extracto de coenzima Q10, a la fase acuosa, mientras que la coenzima Q10 liposoluble permanece en la fase orgánica, y Luego se extrae usando un solvente orgánico. , mejorando así su pureza y capacidad de extracción. Los métodos de extracción de saponificación comunes incluyen principalmente el método de extracción de saponificación con alcohol-álcali y el método de extracción de saponificación alcalina.

a. Método de extracción de saponificación alcohol-álcali.

El método general de extracción por saponificación alcohol-álcali es: primero agregue ácido pirogálico con una fracción de masa de aproximadamente 7% a las células bacterianas, luego agregue lentamente 1,3 ~ 1,5 veces el volumen de la solución de hidróxido de sodio-etanol, revuelva y luego agregue n-hexano. Reflujo para extracción y enfriamiento rápido a temperatura ambiente. Luego use una cantidad adecuada de éter de petróleo para extraer varias veces, lave con agua hasta neutralidad, concéntrese con agua, triture al vacío y evapore rotatorio para eliminar el solvente orgánico y finalmente disuelva con etanol absoluto. En el método de saponificación alcohol-álcali, debido a la presencia de etanol, la saponificación a largo plazo puede conducir a la transposición del grupo metoxi en la coenzima Q10 y el grupo etoxi en el etanol, dando como resultado derivados etoxi simples o dobles.

b.Método de extracción de saponificación alcalina

El método general de extracción por saponificación alcalina es: primero agregar agua ácida a las bacterias, calentar y refluir en un baño de agua durante 3 horas, agregar lentamente hidróxido de sodio diluido hasta un cierto múltiplo, luego refluir durante un tiempo y enfriar rápidamente hasta temperatura ambiente. Luego agregar lixiviación con solvente orgánico de 2 a 3 veces, tomar el sobrenadante y lavarlo con agua hasta neutralidad, luego tomar agua y concentrar, concentrar al vacío y rotavapor para eliminar el solvente orgánico, y finalmente disolverlo con etanol absoluto. En comparación con el método de extracción por saponificación alcalina, aunque la solución produce un fenómeno de emulsificación, el método de extracción por saponificación alcalina tiene una mayor cantidad de extracción de coenzima Q10 y produce menos impurezas.

• Método de extracción de disrupción celular.

a. Método de extracción por trituración y agitación con disolventes orgánicos.

El método general de agitación con solvente orgánico y método de extracción por trituración es: primero agregue células bacterianas húmedas y acetona en un vaso de precipitados, revuelva con una varilla agitadora magnética, centrifugue y vierta el sobrenadante, luego use un evaporador rotatorio para concentrar el sobrenadante a 50 grados. , y luego agregue extracto de petróleo con éter o n-hexano, y luego concentre el extracto con un rotavapor hasta obtener un líquido espeso. Por último, añade etanol absoluto y congélalo en el frigorífico para separar impurezas como el colesterol. Filtrar y recuperar el filtrado.

b. Método de molienda, trituración y extracción.

El método general de molienda y extracción por trituración es: primero, tomar las células bacterianas húmedas en un mortero, agregar una pequeña cantidad de arena de cuarzo, acetona y antioxidantes para triturar rápidamente, triturar durante un tiempo, luego centrifugar y verter el sobrenadante después. centrifugación, y luego agregar extracto de petróleo con éter o n-hexano, y luego concentrar el extracto con un rotavapor hasta obtener un líquido espeso. Por último, añade etanol absoluto y congélalo en el frigorífico para separar impurezas como el colesterol. Filtrar y recuperar el filtrado.

do. Método de trituración y extracción por ultrasonidos.

El método general de trituración y extracción ultrasónica es el siguiente: primero, agregue acetona a las células bacterianas húmedas para preparar una suspensión bacteriana, luego use un disruptor de células ultrasónico para triturar las células bacterianas en condiciones de baño de hielo y finalmente centrifugue para la extracción.

El papel de los radicales libres sc.vengando

La coenzima Q es un convertidor de energía en las mitocondrias de las células. Participa en el "ciclo del ácido tricarboxílico" transfiriendo y transmitiendo electrones para producir ATP (trifosfato de adenosina), es decir, un factor energético para el metabolismo celular. Los experimentos han demostrado que después de que la coenzima Q10 en el cuerpo se convierte en alcohol, puede reaccionar directamente con los radicales libres de peróxido para regenerar VE y desempeñar de forma independiente y sinérgica el papel de antioxidante.

La disminución de la función inmune con el envejecimiento es el resultado de los radicales libres y las reacciones de los radicales libres. La coenzima Q10, como potente antioxidante, puede inhibir la diferenciación de receptores y células en las células inmunitarias mediante radicales libres solos o en combinación con vitamina B6 (piridoxina) y tiene un efecto de modificación del sistema de microtúbulos relacionado con la actividad, mejora el sistema inmunológico. y retrasa el envejecimiento.

El papel de proteger la piel.

La coenzima Q10 penetra en la capa de crecimiento de la piel para debilitar la reacción de oxidación de los fotones y puede activar tirosina quinasas fosforiladas específicas con la ayuda del tocoferol. Previene el daño oxidativo al ADN, inhibe la expresión de colagenasa en los fibroblastos de la piel humana bajo luz ultravioleta y protege la piel del daño. Amplias investigaciones muestran que la coenzima Q10 inhibe la peroxidación lipídica, reduce la generación de radicales libres, protege el centro activo de SOD y su estructura del daño oxidativo de los radicales libres, aumenta la actividad de enzimas como la SOD en el cuerpo, inhibe la apoptosis celular inducida por el estrés oxidativo. , y tiene un importante efecto antioxidante.

Mejora inmunológica

La coenzima Q10 es un antioxidante natural e iniciador del metabolismo celular producido por las propias células. Tiene la función de proteger y restaurar la integridad de la estructura de la membrana biológica y estabilizar el potencial de la membrana. Es un potenciador inmunológico no específico del cuerpo, por lo que muestra un excelente efecto antifatiga. La coenzima Q10 mantiene las células en un estado bueno y saludable, por lo que el cuerpo está lleno de vitalidad y capacidad cerebral.

Mejora el efecto de energía muscular.

Los estudios han demostrado que la suplementación de 100 ~ 150 mg/día de coenzima Q10 puede mejorar significativamente la condición de las personas que padecen distrofia muscular. El ejercicio físico intenso reduce el contenido sanguíneo de coenzima Q10 y la suplementación diaria de 60 mg puede mejorar la función de los atletas. Muchas personas con sobrepeso tienen niveles muy bajos de coenzima Q10 y la suplementación puede ayudarlas a perder peso. Esto se debe a que la coenzima Q10 puede acelerar el metabolismo de las grasas, proporcionando a las extremidades y al cerebro un amplio suministro de energía y aumentando la vitalidad.

(1) Campo de alimentos

La coenzima Q10 también se utiliza mucho en la industria alimentaria. Se añade a determinados alimentos, como complementos nutricionales, bebidas, pan, dulces, etc., para aumentar su valor nutricional. Además, también se utiliza para mejorar las propiedades antioxidantes de los alimentos, lo que ayuda a evitar que los alimentos se echen a perder y se descompongan.

(2) Campo médico

La coenzima Q10 también se usa ampliamente en el campo médico y juega un papel importante en el mantenimiento de la salud humana. Se utiliza para tratar diversas enfermedades como enfermedades cardíacas, cáncer, enfermedades neurodegenerativas, etc. Los estudios han demostrado que la coenzima Q10 puede ayudar a mejorar la salud del corazón, reducir la fatiga, mejorar la inmunidad y tener efectos antienvejecimiento.

(3) Campo cosmético

La coenzima Q10 también se utiliza en diversos cosméticos por sus propiedades antioxidantes y antiinflamatorias. Estas propiedades pueden ayudar a ralentizar el envejecimiento de la piel y mejorar su luminosidad y elasticidad. La coenzima Q10 es un ingrediente importante en muchos productos para el cuidado de la piel y tratamientos de belleza.

(4) Campo de alimentación para ganado

En la industria ganadera, la coenzima Q10 también se utiliza en piensos. La coenzima Q10 se añade a la alimentación del ganado y de las aves de corral, como cerdos y pollos, para promover su crecimiento y desarrollo, mejorar la calidad de la carne y los huevos y mejorar la resistencia a las enfermedades. Al mismo tiempo, también puede mejorar el rendimiento reproductivo y aumentar la tasa de reproducción. Los estudios han demostrado que la coenzima Q10 puede aumentar la tasa de crecimiento y el rendimiento de los animales y mejorar su capacidad para resistir enfermedades. Por lo tanto, se utiliza ampliamente en la alimentación animal para mejorar los beneficios económicos.

Para mejorar la biodisponibilidad de la coenzima Q10, es importante seleccionar formulaciones apropiadas basadas en las diferentes necesidades de aplicación, lo que permite una mejor liberación y funcionamiento dentro del cuerpo. Confiando en nuestra plataforma tecnológica de separación y extracción, HSF Biotech produce coenzima Q10 utilizando tecnología de microencapsulación por dispersión en agua fría. Esto garantiza un rendimiento estable, un control estricto de los contaminantes traza y una buena fluidez. Se dispersa rápidamente en agua fría, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones, como bebidas sólidas, gomitas y premezclas. Se puede combinar con vitamina E/aceites vegetales y se utiliza ampliamente en alimentos funcionales y cápsulas blandas, entre otros productos.

Para más detalles, por favor contáctenos:

Correo electrónico:sales@healthfulbio.com

Whatsapp: +86 18992720900