CoQ10 چگونه تخمیر می شود؟

کوآنزیم Q10 (کوآنزیم Q10، CoQ10) یک ترکیب کینونی محلول در چربی است. به عنوان یک کوآنزیم طبیعی، CoQ10 یک آنتی اکسیدان ضروری و ناقل الکترون برای بدن انسان است. این ماده ای حیاتی در تنفس است که می تواند تامین ATP داخل سلولی را افزایش دهد، رادیکال های آزاد را در بدن کاهش دهد، در برابر اکسیداسیون مقاومت کند، به تاخیر در پیری کمک کند و ایمنی بدن را بهبود بخشد. کوآنزیم Q10 به طور گسترده در زمینه های غذایی، دارویی، آرایشی و بهداشتی و خوراک دام استفاده می شود و تقاضای بازار و کاربردهای فنی در حال افزایش است.

سه روش اصلی برای تولید کوآنزیم Q10 وجود دارد: یکی روش استخراج از بافت های گیاهی و حیوانی. دوم روش سنتز شیمیایی است. و سومین روش استخراج از تخمیر میکروبی است. در حال حاضر روش اصلی برای تولید کوآنزیم Q10 روش تخمیر است که نه تنها می تواند مقیاس تولید را گسترش دهد بلکه از نظر بهره وری نیز مزیتی را به خود اختصاص می دهد.

انتخاب سویه ها

اگرچه محتوای کوآنزیم Q10 در سلول‌های میکروبی در طبیعت زیاد است، محصول تخمیر آن مخلوطی از همولوگ‌های کوآنزیم Q10 متعدد است که منجر به هزینه بالایی برای خالص‌سازی کوآنزیم Q10 می‌شود. بنابراین، در تولید تخمیر کوآنزیم Q10، انتخاب سویه های تولیدی موضوع اصلی است. محتوای کوآنزیم Q10 در باکتری های فتوسنتزی (از این پس به عنوان PSB نامیده می شود) به طور کلی بالا است. از نظر طبقه بندی، PSB به راسته رودوسپیریل ها، راسته یوباکتریا، راسته باکتری ها، راسته رودوسپیریل ها و رده کلروباکتری ها تعلق دارد. اولی به Rhodothiobacteriaceae و Rhodospirillaceae تقسیم می شود. بنابراین، باکتری Rhodospirillaceae یکی از گزینه های ایده آل برای سویه های تولید کننده کوآنزیم Q است. ظرفیت تولید کوآنزیم Q10 سویه‌های نوع وحشی نمی‌تواند نیازهای تولید را برآورده کند و می‌توان آنها را با استفاده از تکنیک‌های جهش‌زایی مرسوم و مهندسی ژنتیک اصلاح ژنتیکی کرد.

بهینه سازی شرایط تخمیر

علاوه بر استفاده از تئوری کنترل متابولیک برای انتخاب جهش‌یافته‌های پرمحصول یا ساخت سویه‌های نوترکیب برای افزایش بازده تخمیر، بهینه‌سازی شرایط تخمیر باکتری‌های تولیدی نیز یک راه مهم و مؤثر برای افزایش بازده تخمیر است.

• بهینه سازی محیط کشت

در تخمیر کوآنزیم Q10 آزمایش های بهینه سازی تخمیر با انتخاب منابع کربن، منابع نیتروژن، فاکتورهای رشد، نمک های معدنی و ... از منابع مختلف برای تعیین ترکیبات محیط کشت انجام می شود. مطالعات نشان داده‌اند که یون‌های فلزی، به‌ویژه منیزیم2+، Fe2+ و منگنز2+ باعث تولید تخمیر کوآنزیم Q10 می‌شوند. علاوه بر این، پیش سازها می توانند بازده محصولات را به میزان قابل توجهی افزایش دهند و تحت شرایط خاص می توانند جریان محصولات آنابولیسم باکتریایی را نیز کنترل کنند. گزارش شده است که پیش سازهای اضافه شده به تولید تخمیر کوآنزیم Q10 شامل اسید p-هیدروکسی بنزوئیک، موالونات، ایزوپنتانول و ژرانیول است.

• بهینه سازی شرایط فرهنگی

الف هم زدن - هوادهی

اثرات هم زدن- هوادهی بر بازده کوآنزیم Q10 بسته به سویه تولیدی متفاوت است. یکی این است که می تواند تولید تخمیر کوآنزیم Q10 را تقویت کند. دیگر این که اثر مهاری دارد. مطالعات نشان داده‌اند که غشای سیتوپلاسمی باکتری‌هایی که تحت شرایط محدود اکسیژن رشد می‌کنند به خوبی توسعه یافته و ساختاری چند لایه دارد و مرکز واکنش نوری PSB در اینجا قرار دارد که ممکن است منجر به محتوای کوآنزیم Q10 بیشتر از باکتری‌هایی شود که تحت اکسیژن کافی رشد می‌کنند. شرایط عرضه

ب نور

باکتری Rhodospirillaceae می تواند هم فتوسنتز باکتریایی بی هوازی اجباری و هم تنفس و تخمیر هوازی را انجام دهد. Car and Excell گزارش دادند که PSB در شرایط بی هوازی سبک تولید کوآنزیم Q10 بالایی دارد، اما هنگامی که به فرهنگ هوازی تاریک تغییر می کند، تولید به شدت کاهش می یابد.

ج pH

مقدار pH اولیه بر میزان استفاده باکتری از بستر و وضعیت ساختاری سلول تأثیر می گذارد و در نتیجه بر سرعت رشد باکتری ها و تغییرات متابولیت ها تأثیر می گذارد. وانگ گنهوا و همکاران آزمایش شیک فلاسک را روی Rhizobium leguminosarum انجام داد و دریافت که باکتری ها در شرایط اسیدی کوآنزیم Q10 بیشتری تولید می کنند تا در شرایط قلیایی. مقدار کوآنزیم داخل سلولی Q10 در pH 5 بالاترین میزان است.

د زمان کشت

یوشیدا و همکاران نشان داد که محتوای کوآنزیم Q10 زمانی که باکتری ها در مراحل اولیه دوره پایدار بودند بیشتر بود. ژو زوفن و همکاران همچنین اعتقاد بر این بود که محتوای CoQ10 در باکتری‌ها با افزایش زمان کشت همچنان افزایش می‌یابد و در مراحل اولیه و میانی دوره پایدار به بالاترین سطح رسیده و سپس شروع به کاهش می‌کند.

• بهینه سازی مدل آموزشی

حالت های کشت به تخمیر ناپیوسته، تخمیر دسته ای، تخمیر فدرال، تخمیر پیوسته و غیره تقسیم می شوند. حالت های کشت مختلف مزایا و معایب خود را دارند و حالت کشت می تواند مستقیماً بر تولید کوآنزیم Q10 تأثیر بگذارد. در حال حاضر، فرهنگ تغذیه دسته ای امیدوارکننده تر است. Fed-batch می تواند از متابولیسم-انباشتگی جلوگیری کند و تراکم سلولی بالاتری به دست آورد، فرآیند تخمیر را طولانی کند و مقدار زیادی محصول را انباشته کند. از طریق مطالعه شدت تنفسی باکتری‌های تولیدکننده کوآنزیم Q، همبستگی بین متابولیسم قند و تولید کوآنزیم Q10، و تجزیه و تحلیل جنبشی عرضه اکسیژن و عرضه گلوکز، مشخص شد که حفظ غلظت پایین گلوکز در طول فرآیند تخمیر منجر به تشکیل محصول می شود. بنابراین، این فرهنگ دسته ای Fed نیز است که می تواند مورد استفاده قرار گیرد. تحقیقات روی ریزوبیاهای رادیواکتیو نشان داد که تخمیر مخلوط تغذیه شده با ساکارز و مقدار مناسب مشروب پایه ذرت می تواند تولید کوآنزیم Q10 را به میزان قابل توجهی افزایش دهد و محتوای کوآنزیم Q10 درون سلولی آن تا 33 درصد افزایش یافته است.

استخراج کوآنزیمe Q10

از آنجایی که کوآنزیم Q10 یک محصول درون سلولی است که از تخمیر میکروبی به دست می آید، دیواره سلولی باید ابتدا در طول فرآیند استخراج مختل شود. بنابراین، اختلال سلولی یکی از مراحل کلیدی در استخراج کوآنزیم Q10 است که به طور مستقیم بر فعالیت بیولوژیکی، عملکرد و هزینه کوآنزیم Q10 تأثیر می گذارد. پس از بررسی ادبیات، متوجه شدیم که روش‌های زیادی برای استخراج کوآنزیم Q10 وجود دارد. این مقاله چندین روش استخراج رایج را خلاصه و مقایسه می‌کند.

• روش استخراج صابونی

روش استخراج صابونی سازی مقدار زیادی از اجزای غیر محلول در آب مانند گلیسریدهای اسیدهای چرب و اسیدهای چرب آزاد مختلف موجود در عصاره کوآنزیم Q10 را به فاز آبی منتقل می کند، در حالی که کوآنزیم Q10 محلول در چربی در فاز آلی باقی می ماند. سپس با استفاده از یک حلال آلی استخراج می شود. ، در نتیجه خلوص و ظرفیت استخراج آن بهبود می یابد. روش‌های رایج استخراج صابونی‌سازی عمدتاً شامل روش استخراج صابونی‌سازی الکلی-قلیایی و روش استخراج صابونی‌سازی قلیایی است.

الف روش استخراج الکلی-قلیایی صابونی سازی

روش کلی استخراج الکل-قلیایی صابونی سازی به این صورت است: ابتدا اسید پیروگالیک را با کسر جرمی حدود 7 درصد به سلول های باکتری اضافه کنید، سپس به آرامی 1.3 تا 1.5 برابر حجم محلول هیدروکسید سدیم- اتانول اضافه کنید، هم بزنید و سپس اضافه کنید. n-هگزان. رفلاکس برای استخراج و به سرعت سرد تا دمای اتاق. سپس از مقدار مناسبی از اتر نفتی برای استخراج چندین بار استفاده کنید، با آب بشویید تا خنثی شود، با آب غلیظ شود، با خلاء خرد کنید و به صورت چرخشی تبخیر کنید تا حلال آلی حذف شود و در نهایت با اتانول مطلق حل شود. در روش صابونی سازی الکلی-قلیایی، به دلیل وجود اتانول، صابون سازی طولانی مدت ممکن است منجر به جابجایی گروه متوکسی در کوآنزیم Q10 و گروه اتوکسی در اتانول شود و در نتیجه مشتقات اتوکسی منفرد یا دوگانه ایجاد شود.

ب. روش استخراج صابونی سازی قلیایی

روش کلی استخراج صابونی سازی قلیایی به این صورت است: ابتدا آب اسیدی را به باکتری ها اضافه کنید، حرارت دهید و به مدت 3 ساعت در حمام آب رفلاکس کنید، هیدروکسید سدیم رقیق شده را به آرامی به مقدار معینی اضافه کنید، سپس برای مدتی رفلاکس کنید و به سرعت سرد شود. دمای اتاق سپس 2 تا 3 بار لیچینگ با حلال آلی را اضافه کرده و مایع رویی را گرفته و با آب بشویید تا خنثی شود سپس آب و کنسانتره و غلظت خلاء و تبخیر چرخشی را گرفته تا حلال آلی خارج شود و در نهایت با اتانول مطلق حل شود. در مقایسه با روش استخراج صابونی سازی قلیایی، اگرچه محلول پدیده امولسیون سازی را ایجاد می کند، روش استخراج صابونی سازی قلیایی مقدار بیشتری از کوآنزیم Q10 استخراج می کند و ناخالصی های کمتری تولید می کند.

• روش استخراج اختلال سلولی

الف روش هم زدن و خرد کردن حلال آلی استخراج

روش کلی روش همزدن و خرد کردن حلال آلی به این صورت است: ابتدا سلول های باکتریایی مرطوب و استون را به یک لیوان اضافه کنید، با میله همزن مغناطیسی هم بزنید، سانتریفیوژ کنید و مایع رویی را بیرون بریزید، سپس از اواپراتور چرخشی برای تغلیظ مایع رویی در دمای 50 درجه استفاده کنید. و سپس عصاره نفتی را با اتر یا هگزان اضافه کرده و سپس عصاره را غلیظ کنید با یک اواپراتور چرخشی به یک مایع غلیظ تبدیل می شود. در آخر اتانول مطلق را اضافه کرده و در یخچال فریز کنید تا ناخالصی هایی مانند کلسترول جدا شود. فیلتر و بازیابی فیلتر.

ب روش سنگ زنی، خرد کردن و استخراج

روش کلی آسیاب و خرد کردن روش استخراج به این صورت است: ابتدا سلول های باکتریایی مرطوب را در هاون گرفته، مقدار کمی ماسه کوارتز، استون و آنتی اکسیدان ها را اضافه کنید تا سریع آسیاب شوند، مدتی آسیاب کنید، سپس سانتریفیوژ کنید، مایع رویی را بعد از آن بریزید. سانتریفیوژ کنید و سپس عصاره نفتی را با اتر یا هگزان اضافه کنید و سپس عصاره را با اواپراتور چرخشی به مایع غلیظی غلیظ کنید. در آخر اتانول مطلق را اضافه کرده و در یخچال فریز کنید تا ناخالصی هایی مانند کلسترول جدا شود. فیلتر و بازیابی فیلتر.

ج روش خرد کردن و استخراج اولتراسونیک

روش کلی خرد کردن و استخراج اولتراسونیک به شرح زیر است: ابتدا استون را به سلول های باکتریایی مرطوب اضافه کنید تا سوسپانسیون باکتری تهیه شود، سپس از یک اختلال سلول اولتراسونیک برای خرد کردن سلول های باکتری در شرایط حمام یخ استفاده کنید و در نهایت برای استخراج سانتریفیوژ کنید.

نقش رادیکال های آزاد scانتقام گرفتن

کوآنزیم Q یک مبدل انرژی در میتوکندری سلول ها است. این ماده با انتقال و انتقال الکترون ها برای تولید ATP (آدنوزین تری فسفات)، یعنی یک عامل انرژی برای متابولیسم سلولی، در "چرخه اسید تری کربوکسیلیک" شرکت می کند. آزمایش‌ها نشان داده است که پس از اینکه کوآنزیم Q10 در بدن به الکل تبدیل شد، می‌تواند مستقیماً با رادیکال‌های آزاد پراکسید واکنش داده و VE را بازسازی کند و به‌طور مستقل و به صورت هم افزایی نقش یک آنتی‌اکسیدان را ایفا کند.

کاهش عملکرد سیستم ایمنی با افزایش سن، نتیجه رادیکال‌های آزاد و واکنش‌های رادیکال آزاد است. کوآنزیم Q10 به عنوان یک آنتی اکسیدان قوی می تواند تمایز گیرنده ها و سلول های سلول های ایمنی را توسط رادیکال های آزاد به تنهایی یا در ترکیب با ویتامین B6 (پیریدوکسین) مهار کند و با اثر اصلاحی بر روی سیستم میکروتوبول مرتبط با فعالیت، سیستم ایمنی را تقویت کند. ، و پیری را به تاخیر می اندازد.

نقش محافظت از پوست

کوآنزیم Q10 به لایه رشد پوست نفوذ می کند تا واکنش اکسیداسیون فوتون ها را ضعیف کند و می تواند تیروزین کینازهای فسفریله شده خاص را با کمک توکوفرول فعال کند. جلوگیری از آسیب اکسیداتیو به DNA، مهار بیان کلاژناز در فیبروبلاست های پوست انسان در زیر نور ماوراء بنفش و محافظت از پوست در برابر آسیب. تحقیقات گسترده نشان می دهد که کوآنزیم Q10 پراکسیداسیون لیپیدی را مهار می کند، تولید رادیکال های آزاد را کاهش می دهد، مرکز فعال SOD و ساختار آن را از آسیب اکسیداتیو رادیکال های آزاد محافظت می کند، فعالیت آنزیم هایی مانند SOD را در بدن افزایش می دهد، آپوپتوز سلولی ناشی از استرس اکسیداتیو را مهار می کند. ، و اثر آنتی اکسیدانی قابل توجهی دارد.

تقویت سیستم ایمنی

کوآنزیم Q10 یک آنتی اکسیدان طبیعی و آغازگر متابولیسم سلولی است که توسط خود سلول ها تولید می شود. عملکرد آن محافظت و بازیابی یکپارچگی ساختار غشای بیولوژیکی و تثبیت پتانسیل غشا است. این یک تقویت کننده غیر اختصاصی ایمنی بدن است، بنابراین اثر ضد خستگی عالی از خود نشان می دهد. کوآنزیم Q10 سلول ها را در وضعیت خوب و سالم نگه می دارد، بنابراین بدن سرشار از نشاط و قدرت مغز است.

افزایش اثر انرژی عضلات

مطالعات نشان داده اند که مکمل 100 تا 150 میلی گرم در روز کوآنزیم Q10 می تواند به طور قابل توجهی وضعیت افرادی که از دیستروفی عضلانی رنج می برند را بهبود بخشد. تمرینات بدنی سخت باعث کاهش محتوای خونی کوآنزیم Q10 می شود و مصرف روزانه 60 میلی گرم مکمل می تواند عملکرد ورزشکاران را بهبود بخشد. بسیاری از افراد دارای اضافه وزن سطوح بسیار پایینی از کوآنزیم Q10 دارند و مصرف مکمل می تواند به کاهش وزن آنها کمک کند. این به این دلیل است که کوآنزیم Q10 می تواند متابولیسم چربی را تسریع کند و اندام ها و مغز را با انرژی کافی تامین کند و نشاط را افزایش دهد.

(1) زمینه مواد غذایی

کوآنزیم Q10 نیز به طور گسترده در صنایع غذایی استفاده می شود. به برخی غذاها مانند مکمل های غذایی، نوشیدنی ها، نان، آب نبات و غیره اضافه می شود تا ارزش غذایی آنها افزایش یابد. علاوه بر این، برای بهبود خواص آنتی اکسیدانی غذا نیز استفاده می شود که به جلوگیری از فاسد شدن و پوسیدگی غذا کمک می کند.

(2) رشته پزشکی

کوآنزیم Q10 در زمینه پزشکی نیز کاربرد زیادی دارد و نقش مهمی در حفظ سلامت انسان دارد. برای درمان بیماری های مختلف مانند بیماری های قلبی، سرطان، بیماری های عصبی و غیره استفاده می شود. مطالعات نشان داده است که کوآنزیم Q10 می تواند به بهبود سلامت قلب، کاهش خستگی، بهبود ایمنی و اثرات ضد پیری کمک کند.

(3) زمینه آرایشی و بهداشتی

کوآنزیم Q10 به دلیل خاصیت آنتی اکسیدانی و ضد التهابی در لوازم آرایشی مختلف نیز استفاده می شود. این خواص می تواند به کاهش سرعت پیری پوست و بهبود درخشندگی و انعطاف پذیری پوست کمک کند. کوآنزیم Q10 یک عنصر مهم در بسیاری از محصولات مراقبت از پوست و درمان های زیبایی است.

(4) مزرعه خوراک دام

در صنعت دام از کوآنزیم Q10 در خوراک نیز استفاده می شود. کوآنزیم Q10 به خوراک دام و طیور مانند خوک و مرغ اضافه می شود تا رشد و نمو آنها را بهبود بخشد، کیفیت گوشت و تخم مرغ را بهبود بخشد و مقاومت به بیماری ها را افزایش دهد. در عین حال، می تواند عملکرد تولیدمثلی را نیز بهبود بخشد و نرخ تولید مثل را افزایش دهد. مطالعات نشان داده است که کوآنزیم Q10 می تواند سرعت رشد و عملکرد حیوانات را افزایش داده و توانایی آنها را برای مقاومت در برابر بیماری ها افزایش دهد. بنابراین، به طور گسترده ای در خوراک دام برای بهبود منافع اقتصادی استفاده می شود.

برای افزایش فراهمی زیستی کوآنزیم Q10، انتخاب فرمولاسیون مناسب بر اساس نیازهای مختلف کاربرد مهم است که باعث آزادسازی و عملکرد بهتر در بدن می شود. HSF Biotech با تکیه بر پلت فرم فناوری جداسازی و استخراج، کوآنزیم Q10 را با استفاده از فناوری ریزپوشانی پراکندگی آب سرد تولید می کند. این امر عملکرد پایدار، کنترل دقیق آلاینده های کمیاب و جریان پذیری خوب را تضمین می کند. به سرعت در آب سرد پراکنده می شود و برای کاربردهای مختلف مانند نوشیدنی های جامد، صمغ ها و پیش مخلوط ها مناسب است. می‌توان آن را با ویتامین E/روغن‌های گیاهی ترکیب کرد و به طور گسترده در غذاهای کاربردی و کپسول‌های نرم و سایر محصولات استفاده می‌شود.

برای جزئیات بیشتر، لطفا با ما تماس بگیرید:

ایمیل:sales@healthfulbio.com

واتساپ: +86 18992720900