Como a CoQ10 é fermentada?

Coenzima Q10 (coenzima Q10, CoQ10) é um composto de quinona solúvel em gordura. Como uma coenzima natural, a CoQ10 é um antioxidante essencial e transportador de elétrons para o corpo humano. É uma substância crítica na respiração, que pode aumentar o fornecimento de ATP intracelular, reduzir os radicais livres no corpo, resistir à oxidação, ajudar a retardar o envelhecimento e melhorar a imunidade do corpo. A coenzima Q10 é amplamente utilizada nas áreas de alimentos, medicamentos, cosméticos e ração animal, e a demanda do mercado e as aplicações técnicas estão aumentando.

Existem três métodos principais para a produção da coenzima Q10: um é o método de extração de tecidos vegetais e animais; o segundo é o método de síntese química; e o terceiro é o método de extração por fermentação microbiana. Atualmente, o principal método de produção da coenzima Q10 é o método de fermentação, que pode não só ampliar a escala de produção, mas também ocupar uma vantagem em termos de produtividade.

Seleção de cepas

Embora o conteúdo de coenzima Q10 nas células microbianas na natureza seja alto, seu produto de fermentação é uma mistura de múltiplos homólogos da coenzima Q10, resultando em um alto custo para a purificação da coenzima Q10. Portanto, na produção por fermentação da coenzima Q10, a seleção das cepas de produção é a questão principal. O conteúdo de coenzima Q10 em bactérias fotossintéticas (doravante denominadas PSB) é geralmente alto. Em termos de classificação, o PSB pertence à ordem dos Rhodospirillales, à ordem das Eubacteria, à ordem das Bactérias, à ordem dos Rhodospirillales e à ordem das Clorobactérias. A primeira é dividida em Rhodothiobacteriaceae e Rhodospirilaceae. Portanto, as bactérias Rhodospirilaceae são uma das escolhas ideais para cepas produtoras de coenzima Q10-. A capacidade de produção de coenzima Q10 de cepas do tipo selvagem não pode atender às necessidades de produção e elas podem ser geneticamente modificadas usando mutagênese convencional e técnicas de engenharia genética.

Otimização das condições de fermentação

Além de usar a teoria de controle metabólico para selecionar mutantes de alto rendimento ou construir cepas recombinantes para aumentar o rendimento da fermentação, otimizar as condições de fermentação das bactérias de produção também é uma forma importante e eficaz de aumentar o rendimento da fermentação.

• Otimização do meio de cultura

Na fermentação da coenzima Q10, são realizados experimentos de otimização da fermentação selecionando fontes de carbono, fontes de nitrogênio, fatores de crescimento, sais inorgânicos, etc. de diferentes fontes para determinar a composição do meio de cultura. Estudos demonstraram que íons metálicos, especialmente Mg2+, Fe2+ e Mn2+, promovem a produção de fermentação da coenzima Q10. Além disso, os precursores podem aumentar significativamente o rendimento dos produtos e, sob certas condições, também podem controlar o fluxo de produtos do anabolismo bacteriano. Foi relatado que os precursores adicionados à produção de fermentação da coenzima Q10 incluem ácido p-hidroxibenzóico, mevalonato, isopentanol e geraniol.

• Otimização das condições culturais

um. Agitação-aeração

Os efeitos da agitação-aeração no rendimento da coenzima Q10 variam dependendo da cepa de produção. Uma é que pode promover a produção de fermentação da coenzima Q10; a outra é que tem efeito inibitório. Estudos demonstraram que a membrana citoplasmática de bactérias cultivadas em condições de oxigênio limitado é bem desenvolvida e possui uma estrutura multicamadas, e o centro de fotorreação do PSB está localizado aqui, o que pode levar a um maior teor de coenzima Q10 do que bactérias cultivadas sob oxigênio suficiente. condições de fornecimento.

b. Luz

As bactérias Rhodospirilaceae podem realizar tanto a fotossíntese bacteriana anaeróbica obrigatória quanto a respiração e fermentação aeróbica. Car e Excell relataram que o PSB tem uma alta produção de coenzima Q10 em condições anaeróbicas claras, mas uma vez mudado para cultura aeróbica escura, a produção cairá drasticamente.

c. pH

O valor inicial do pH afetará a taxa de utilização bacteriana do substrato e o estado estrutural da célula, afetando assim a taxa de crescimento das bactérias e as alterações nos metabólitos. Wang Genhua et al. conduziu um experimento em frasco agitado com Rhizobium leguminosarum e descobriu que a bactéria produzia mais coenzima Q10 em condições ácidas do que em condições alcalinas. A quantidade de coenzima Q10 intracelular é maior em pH 5.

d. Tempo de cultivo

Yoshida et al. descobriram que o conteúdo da coenzima Q10 era maior quando as bactérias estavam no estágio inicial do período estável. Zhu Xufen et al. também acreditava que o conteúdo de CoQ10 nas bactérias continuou a aumentar com o aumento do tempo de cultivo, atingindo o nível mais alto nos estágios iniciais e intermediários do período estável, e então começou a diminuir.

• Otimização do modelo de treinamento

Os modos de cultura são divididos em fermentação em lote, fermentação em lote alimentado, fermentação em lote alimentado, fermentação contínua, etc. Diferentes modos de cultura têm suas vantagens e desvantagens, e o modo de cultura pode afetar diretamente a produção da coenzima Q10. Atualmente, a cultura fed-batch é mais promissora. O lote alimentado pode evitar o acúmulo de metabolismo e obter maior densidade celular, prolongar o processo de fermentação e acumular uma grande quantidade de produto. Através do estudo da intensidade respiratória das bactérias produtoras de Coenzima Q10-, da correlação entre o metabolismo do açúcar e da produção da Coenzima Q10, e da análise cinética do fornecimento de oxigênio e fornecimento de glicose, constatou-se que a manutenção de uma baixa concentração de glicose durante o processo de fermentação favorece a formação do produto. Portanto, também é a cultura Fed-batch que pode ser usada. Pesquisas sobre rizóbios radioativos descobriram que a fermentação mista com sacarose e uma quantidade apropriada de licor de milho pode aumentar significativamente a produção de coenzima Q10, e seu conteúdo intracelular de coenzima Q10 aumentou em 33%.

Extração de Coenzimae Q10

Como a Coenzima Q10 é um produto intracelular obtido a partir da fermentação microbiana, a parede celular precisa ser rompida primeiro durante o processo de extração. Portanto, a ruptura celular é uma das etapas principais na extração da Coenzima Q10, que afeta diretamente a atividade biológica, o rendimento e o custo da Coenzima Q10. Após revisar a literatura, descobrimos que existem muitos métodos para extrair a Coenzima Q10. Este artigo resume e compara vários métodos de extração comumente usados.

• Método de extração de saponificação

O método de extração por saponificação transfere uma grande quantidade de componentes não solúveis em água, como glicerídeos de ácidos graxos e vários ácidos graxos livres contidos no extrato de Coenzima Q10, para a fase aquosa, enquanto a Coenzima Q10 solúvel em gordura permanece na fase orgânica, e é então extraído usando um solvente orgânico. , melhorando assim sua pureza e capacidade de extração. Os métodos comuns de extração de saponificação incluem principalmente o método de extração de saponificação álcool-álcali e o método de extração de saponificação alcalina.

um. Método de extração de saponificação álcool-álcali

O método geral de extração de saponificação álcool-álcali é: primeiro adicione ácido pirogálico com uma fração de massa de cerca de 7% às células bacterianas, depois adicione lentamente 1,3 ~ 1,5 vezes o volume da solução de hidróxido de sódio-etanol, mexa e adicione n-hexano. Refluxo para extração e resfriamento rápido até a temperatura ambiente. Em seguida, use uma quantidade apropriada de éter de petróleo para extrair várias vezes, lave com água até ficar neutro, concentre com água, esmague a vácuo e evapore rotativamente para remover o solvente orgânico e, finalmente, dissolva com etanol absoluto. No método de saponificação álcool-álcali, devido à presença de etanol, a saponificação a longo prazo pode levar à transposição do grupo metoxi na coenzima Q10 e do grupo etoxi no etanol, resultando em derivados etoxi simples ou duplos.

b.Método de extração de saponificação alcalina

O método geral de extração de saponificação alcalina é: primeiro adicione água ácida às bactérias, aqueça e reflua em banho-maria por 3 horas, adicione lentamente hidróxido de sódio diluído até um certo múltiplo, depois reflua por algum tempo e esfrie rapidamente para temperatura ambiente. Em seguida, adicione lixiviação com solvente orgânico 2 a 3 vezes, pegue o sobrenadante e lave com água até ficar neutro, depois pegue água e concentre, concentração a vácuo e evaporação rotativa para remover o solvente orgânico, e finalmente dissolva com etanol absoluto. Comparado com o método de extração por saponificação alcalina, embora a solução produza um fenômeno de emulsificação, o método de extração por saponificação alcalina tem uma maior quantidade de extração de coenzima Q10 e produz menos impurezas.

• Método de extração de ruptura celular

um. Método de extração com agitação e esmagamento de solvente orgânico

O método geral de agitação de solvente orgânico e método de extração por esmagamento é: primeiro adicione células bacterianas úmidas e acetona em um copo, mexa com uma haste de agitação magnética, centrifugue e despeje o sobrenadante, em seguida, use um evaporador rotativo para concentrar o sobrenadante a 50 graus e, em seguida, adicione extrato de petróleo com éter ou n-hexano e, em seguida, concentre o extrato com um evaporador rotativo até obter um líquido espesso. Por fim, adicione etanol absoluto e congele na geladeira para separar impurezas como o colesterol. Filtre e recupere o filtrado.

b. Método de moagem, britagem e extração

O método geral de moagem e método de extração por esmagamento é: primeiro, coloque as células bacterianas úmidas em um almofariz, adicione uma pequena quantidade de areia de quartzo, acetona e antioxidantes para moer rapidamente, moa por algum tempo, depois centrifugue, despeje o sobrenadante após centrifugação e, em seguida, adicione extrato de petróleo com éter ou n-hexano e, em seguida, concentre o extrato com um evaporador rotativo até obter um líquido espesso. Por fim, adicione etanol absoluto e congele na geladeira para separar impurezas como o colesterol. Filtre e recupere o filtrado.

c. Método ultrassônico de trituração e extração

O método geral de trituração e extração ultrassônica é o seguinte: primeiro, adicione acetona às células bacterianas úmidas para preparar uma suspensão bacteriana, depois use um desregulador de células ultrassônico para esmagar as células bacterianas sob condições de banho de gelo e, finalmente, centrifugar para extração.

O papel do radical livre scvingativo

A coenzima Q é um conversor de energia nas mitocôndrias das células. Participa do “ciclo do ácido tricarboxílico” transferindo e transmitindo elétrons para produzir ATP (trifosfato de adenosina), ou seja, fator energético para o metabolismo celular. Experimentos mostraram que depois que a coenzima Q10 no corpo se transforma em álcool, ela pode reagir diretamente com os radicais livres de peróxido para regenerar a VE e desempenhar de forma independente e sinérgica o papel de um antioxidante.

O declínio da função imunológica com o envelhecimento é o resultado de radicais livres e reações de radicais livres. A coenzima Q10, como um forte antioxidante, pode inibir a diferenciação de receptores e células nas células imunológicas por radicais livres sozinhos ou em combinação com vitamina B6 (piridoxina), e tem um efeito de modificação no sistema de microtúbulos relacionado à atividade, melhora o sistema imunológico e retarda o envelhecimento.

O papel de proteger a pele

A coenzima Q10 penetra na camada de crescimento da pele para enfraquecer a reação de oxidação dos fótons e pode ativar tirosina quinases fosforiladas específicas com a ajuda do tocoferol. Prevenir danos oxidativos ao DNA, inibir a expressão da colagenase nos fibroblastos da pele humana sob luz ultravioleta e proteger a pele contra danos. Extensas pesquisas mostram que a coenzima Q10 inibe a peroxidação lipídica, reduz a geração de radicais livres, protege o centro ativo da SOD e sua estrutura do dano oxidativo dos radicais livres, aumenta a atividade de enzimas como a SOD no corpo, inibe a apoptose celular induzida pelo estresse oxidativo , e tem um efeito antioxidante significativo.

Melhoria imunológica

A coenzima Q10 é um antioxidante natural e iniciador do metabolismo celular produzido pelas próprias células. Tem a função de proteger e restaurar a integridade da estrutura da membrana biológica e estabilizar o potencial da membrana. É um estimulador imunológico inespecífico do corpo, por isso apresenta excelente efeito antifadiga. A coenzima Q10 mantém as células em um estado bom e saudável, para que o corpo fique cheio de vitalidade e poder cerebral.

Melhorar o efeito de energia muscular

Estudos demonstraram que a suplementação de 100~150 mg/dia de coenzima Q10 pode melhorar significativamente a condição de pessoas que sofrem de distrofia muscular. O exercício físico intenso reduz o teor de coenzima Q10 no sangue, e a suplementação diária de 60 mg pode melhorar a função dos atletas. Muitas pessoas com excesso de peso têm níveis muito baixos de Coenzima Q10 e a suplementação pode ajudá-las a perder peso. Isto porque a Coenzima Q10 pode acelerar o metabolismo da gordura, proporcionando aos membros e ao cérebro um amplo fornecimento de energia e aumentando a vitalidade.

(1) Campo alimentar

A coenzima Q10 também é amplamente utilizada na indústria alimentícia. É adicionado a certos alimentos, como suplementos nutricionais, bebidas, pães, doces, etc., para aumentar seu valor nutricional. Além disso, também é usado para melhorar as propriedades antioxidantes dos alimentos, o que ajuda a prevenir a deterioração e a decomposição dos alimentos.

(2) Área médica

A coenzima Q10 também é amplamente utilizada na área médica e desempenha um papel importante na manutenção da saúde humana. É usado para tratar várias doenças, como doenças cardíacas, câncer, doenças neurodegenerativas, etc. Estudos demonstraram que a Coenzima Q10 pode ajudar a melhorar a saúde do coração, reduzir a fadiga, melhorar a imunidade e ter efeitos anti-envelhecimento.

(3) Campo cosmético

A coenzima Q10 também é usada em vários cosméticos devido às suas propriedades antioxidantes e antiinflamatórias. Essas propriedades podem ajudar a retardar o envelhecimento da pele e melhorar o brilho e a elasticidade da pele. A coenzima Q10 é um ingrediente importante em muitos produtos para a pele e tratamentos de beleza.

(4) Campo de alimentação de gado

Na indústria pecuária, a Coenzima Q10 também é utilizada na alimentação animal. A coenzima Q10 é adicionada à alimentação de gado e aves, como porcos e galinhas, para promover o seu crescimento e desenvolvimento, melhorar a qualidade da carne e dos ovos e aumentar a resistência a doenças. Ao mesmo tempo, também pode melhorar o desempenho reprodutivo e aumentar a taxa de reprodução. Estudos demonstraram que a coenzima Q10 pode aumentar a taxa de crescimento e o rendimento dos animais e aumentar a sua capacidade de resistir a doenças. Portanto, é amplamente utilizado na alimentação animal para melhorar os benefícios econômicos.

Para aumentar a biodisponibilidade da Coenzima Q10, é importante selecionar formulações adequadas com base nas diferentes necessidades de aplicação, permitindo uma melhor libertação e função no corpo. Contando com nossa plataforma tecnológica de separação e extração, a HSF Biotech produz Coenzima Q10 usando tecnologia de microencapsulação de dispersão em água fria. Isso garante desempenho estável, controle rigoroso sobre vestígios de poluentes e boa fluidez. Ele se dispersa rapidamente em água fria, tornando-o adequado para diversas aplicações, como bebidas sólidas, gomas e pré-misturas. Pode ser combinado com vitamina E/óleos vegetais e é amplamente utilizado em alimentos funcionais e cápsulas moles, entre outros produtos.

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