Comment la CoQ10 est-elle fermentée ?

Coenzyme Q10 (coenzyme Q10, CoQ10) est un composé de quinone liposoluble. En tant que coenzyme naturelle, la CoQ10 est un antioxydant et un transporteur d'électrons essentiels pour le corps humain. C'est une substance essentielle à la respiration, qui peut améliorer l'apport d'ATP intracellulaire, réduire les radicaux libres dans le corps, résister à l'oxydation, aider à retarder le vieillissement et améliorer l'immunité du corps. La coenzyme Q10 est largement utilisée dans les domaines de l’alimentation, de la médecine, des cosmétiques et de l’alimentation du bétail, et la demande du marché et les applications techniques augmentent.

Il existe trois méthodes principales pour la production de coenzyme Q10 : l’une est la méthode d’extraction à partir de tissus végétaux et animaux ; la seconde est la méthode de synthèse chimique ; et la troisième est la méthode d’extraction à partir de la fermentation microbienne. À l'heure actuelle, la principale méthode de production de coenzyme Q10 est la méthode de fermentation, qui peut non seulement élargir l'échelle de production, mais également occuper un avantage en termes de productivité.

Sélection de souches

Bien que la teneur en coenzyme Q10 dans les cellules microbiennes soit élevée dans la nature, son produit de fermentation est un mélange de plusieurs homologues de coenzyme Q10, ce qui entraîne un coût élevé pour la purification de la coenzyme Q10. Par conséquent, dans la production par fermentation de la coenzyme Q10, la sélection des souches de production est le principal problème. La teneur en coenzyme Q10 des bactéries photosynthétiques (ci-après dénommées PSB) est généralement élevée. En termes de classification, le PSB appartient à l'ordre des Rhodospirillales, à l'ordre des Eubactéries, à l'ordre des Bactéries, à l'ordre des Rhodospirillales et à l'ordre des Chlorobactéries. Le premier est divisé en Rhodothiobacteriaceae et Rhodospirillacées. Par conséquent, les bactéries Rhodospirillacées sont l’un des choix idéaux pour les souches productrices de coenzyme Q10-. La capacité de production de coenzyme Q10 des souches de type sauvage ne peut pas répondre aux besoins de production et elles peuvent être génétiquement modifiées à l’aide de techniques conventionnelles de mutagenèse et de génie génétique.

Optimisation des conditions de fermentation

En plus d'utiliser la théorie du contrôle métabolique pour sélectionner des mutants à haut rendement ou construire des souches recombinantes afin d'augmenter le rendement de fermentation, l'optimisation des conditions de fermentation des bactéries de production est également un moyen important et efficace d'augmenter le rendement de fermentation.

• Optimisation du milieu de culture

Dans la fermentation du coenzyme Q10, des expériences d'optimisation de la fermentation sont réalisées en sélectionnant des sources de carbone, des sources d'azote, des facteurs de croissance, des sels inorganiques, etc. provenant de différentes sources pour déterminer la composition du milieu de culture. Des études ont montré que les ions métalliques, en particulier Mg2+, Fe2+ et Mn2+, favorisent la production par fermentation de coenzyme Q10. De plus, les précurseurs peuvent augmenter considérablement le rendement en produits et, sous certaines conditions, peuvent également contrôler le flux de produits anabolisants bactériens. Il a été rapporté que les précurseurs ajoutés à la production de fermentation de la coenzyme Q10 comprennent l'acide p-hydroxybenzoïque, le mévalonate, l'isopentanol et le géraniol.

• Optimisation des conditions culturelles

un. Agitation-aération

Les effets de l'agitation-aération sur le rendement en coenzyme Q10 varient selon la souche de production. La première est qu’il peut favoriser la production par fermentation de coenzyme Q10 ; l’autre est qu’il a un effet inhibiteur. Des études ont montré que la membrane cytoplasmique des bactéries cultivées dans des conditions limitées en oxygène est bien développée et possède une structure multicouche, et que le centre de photoréaction du PSB est situé ici, ce qui peut conduire à une teneur plus élevée en coenzyme Q10 que les bactéries cultivées dans suffisamment d'oxygène. conditions d’approvisionnement.

b. Lumière

Les bactéries Rhodospirillacées peuvent effectuer à la fois la photosynthèse bactérienne anaérobie obligatoire et la respiration et la fermentation aérobie. Car et Excell ont rapporté que le PSB a une production élevée de coenzyme Q10 dans des conditions anaérobies légères, mais qu'une fois passé à une culture aérobie sombre, la production chutera fortement.

c. pH

La valeur initiale du pH affectera le taux d’utilisation bactérienne du substrat et l’état structurel de la cellule, affectant ainsi le taux de croissance des bactéries et les modifications des métabolites. Wang Genhua et coll. a mené une expérience en flacon agité sur Rhizobium leguminosarum et a découvert que les bactéries produisaient plus de coenzyme Q10 dans des conditions acides que dans des conditions alcalines. La quantité de coenzyme intracellulaire Q10 est la plus élevée à pH 5.

d. Temps de culture

Yoshida et coll. ont découvert que la teneur en coenzyme Q10 était plus élevée lorsque les bactéries se trouvaient au début de la période stable. Zhu Xufen et coll. Je pense également que la teneur en CoQ10 dans les bactéries continue d'augmenter avec l'augmentation du temps de culture, atteignant le niveau le plus élevé au début et au milieu de la période stable, puis commence à diminuer.

• Optimisation du modèle de formation

Les modes de culture sont divisés en fermentation par lots, fermentation par lots alimentés, fermentation par lots alimentés, fermentation continue, etc. Différents modes de culture ont leurs avantages et leurs inconvénients, et le mode de culture peut affecter directement la production de coenzyme Q10. Actuellement, la culture fed-batch est plus prometteuse. Le Fed-batch peut éviter l'accumulation de métabolisme et obtenir une densité cellulaire plus élevée, prolonger le processus de fermentation et accumuler une grande quantité de produit. Grâce à l'étude de l'intensité respiratoire des bactéries productrices de coenzyme Q10-, de la corrélation entre le métabolisme du sucre et la production de coenzyme Q10 et de l'analyse cinétique de l'apport d'oxygène et de l'apport de glucose, il a été constaté que le maintien d'une faible concentration de glucose pendant le processus de fermentation est propice à la formation du produit. C’est donc également la culture Fed-batch qui peut être utilisée. Des recherches sur les rhizobiums radioactifs ont révélé que la fermentation mixte avec du saccharose et une quantité appropriée de liqueur de maïs peut augmenter considérablement la production de coenzyme Q10, et sa teneur intracellulaire en coenzyme Q10 a augmenté de 33 %.

Extraction de coenzymee Q10

Étant donné que la coenzyme Q10 est un produit intracellulaire obtenu par fermentation microbienne, la paroi cellulaire doit d'abord être perturbée pendant le processus d'extraction. Par conséquent, la perturbation cellulaire est l’une des étapes clés de l’extraction de la coenzyme Q10, qui affecte directement l’activité biologique, le rendement et le coût de la coenzyme Q10. Après avoir examiné la littérature, nous avons constaté qu'il existe de nombreuses méthodes d'extraction de la coenzyme Q10. Cet article résume et compare plusieurs méthodes d'extraction couramment utilisées.

• Méthode d'extraction par saponification

Le procédé d'extraction par saponification transfère une grande quantité de composants non solubles dans l'eau tels que les glycérides d'acides gras et divers acides gras libres contenus dans l'extrait de Coenzyme Q10 vers la phase aqueuse, tandis que la Coenzyme Q10 liposoluble reste dans la phase organique, et est ensuite extrait à l’aide d’un solvant organique. , améliorant ainsi sa pureté et sa capacité d'extraction. Les méthodes d'extraction par saponification courantes comprennent principalement la méthode d'extraction par saponification alcool-alcali et la méthode d'extraction par saponification alcaline.

un. Méthode d'extraction par saponification alcool-alcali

La méthode générale d'extraction par saponification alcool-alcali est la suivante : ajoutez d'abord de l'acide pyrogallique avec une fraction massique d'environ 7 % aux cellules bactériennes, puis ajoutez lentement 1,3 à 1,5 fois le volume de solution d'hydroxyde de sodium-éthanol, remuez, puis ajoutez n-hexane. Reflux pour extraction et refroidissement rapide à température ambiante. Utilisez ensuite une quantité appropriée d'éther de pétrole pour extraire plusieurs fois, laver à l'eau jusqu'à neutralité, concentrer avec de l'eau, écraser sous vide et évaporer par rotation pour éliminer le solvant organique, et enfin dissoudre avec de l'éthanol absolu. Dans la méthode de saponification alcool-alcali, en raison de la présence d'éthanol, une saponification à long terme peut conduire à la transposition du groupe méthoxy dans la coenzyme Q10 et du groupe éthoxy dans l'éthanol, entraînant des dérivés éthoxy simples ou doubles.

b.Méthode d'extraction par saponification alcaline

La méthode générale d'extraction par saponification alcaline est la suivante : ajoutez d'abord de l'eau acide aux bactéries, chauffez et refluez dans un bain-marie pendant 3 heures, ajoutez lentement de l'hydroxyde de sodium dilué à un certain multiple, puis refluez pendant un certain temps et refroidissez rapidement à température ambiante. Ajoutez ensuite la lixiviation avec un solvant organique 2 à 3 fois, prenez le surnageant et lavez-le avec de l'eau jusqu'à neutralité, puis prenez de l'eau et concentrez-vous, concentrez sous vide et évaporation rotative pour éliminer le solvant organique, et enfin dissolvez-le avec de l'éthanol absolu. Par rapport à la méthode d'extraction par saponification alcaline, bien que la solution produise un phénomène d'émulsification, la méthode d'extraction par saponification alcaline a une quantité d'extraction plus élevée de coenzyme Q10 et produit moins d'impuretés.

• Méthode d'extraction par rupture cellulaire

un. Méthode d'extraction par agitation et broyage par solvant organique

La méthode générale d'agitation par solvant organique et d'extraction par concassage est la suivante : ajoutez d'abord des cellules bactériennes humides et de l'acétone dans un bécher, remuez avec une tige d'agitation magnétique, centrifugez et versez le surnageant, puis utilisez un évaporateur rotatif pour concentrer le surnageant à 50 degrés. , puis ajoutez l'extrait de pétrole avec de l'éther ou du n-hexane, puis concentrez l'extrait avec un évaporateur rotatif pour obtenir un liquide épais. Enfin, ajoutez de l'éthanol absolu et congelez-le au réfrigérateur pour séparer les impuretés comme le cholestérol. Filtrer et récupérer le filtrat.

b. Méthode de broyage, de concassage et d'extraction

La méthode générale d'extraction par broyage et concassage est la suivante : tout d'abord, prendre les cellules bactériennes humides dans un mortier, ajouter une petite quantité de sable de quartz, d'acétone et d'antioxydants pour broyer rapidement, broyer pendant un certain temps, puis centrifuger, verser le surnageant après centrifugation, puis ajouter l'extrait de pétrole avec de l'éther ou du n-hexane, puis concentrer l'extrait avec un évaporateur rotatif pour obtenir un liquide épais. Enfin, ajoutez de l'éthanol absolu et congelez-le au réfrigérateur pour séparer les impuretés comme le cholestérol. Filtrer et récupérer le filtrat.

c. Méthode de concassage et d'extraction par ultrasons

La méthode générale de concassage et d'extraction par ultrasons est la suivante : ajoutez d'abord de l'acétone aux cellules bactériennes humides pour préparer une suspension bactérienne, puis utilisez un perturbateur de cellules à ultrasons pour écraser les cellules bactériennes dans des conditions de bain de glace, et enfin centrifugez pour l'extraction.

Le rôle des radicaux libres scvenger

La coenzyme Q est un convertisseur d'énergie dans les mitochondries des cellules. Il participe au « cycle de l'acide tricarboxylique » en transférant et en transmettant des électrons pour produire de l'ATP (adénosine triphosphate), c'est-à-dire un facteur énergétique pour le métabolisme cellulaire. Des expériences ont montré qu'une fois que la coenzyme Q10 dans le corps est devenue de l'alcool, elle peut réagir directement avec les radicaux libres peroxydes pour régénérer le VE et jouer indépendamment et en synergie le rôle d'un antioxydant.

Le déclin de la fonction immunitaire avec le vieillissement est le résultat des radicaux libres et des réactions radicalaires. La coenzyme Q10, en tant qu'antioxydant puissant, peut inhiber la différenciation des récepteurs et des cellules des cellules immunitaires par les radicaux libres seuls ou en combinaison avec la vitamine B6 (pyridoxine), et a un effet de modification sur le système microtubulaire lié à l'activité, renforce le système immunitaire. , et retarde le vieillissement.

Le rôle de protéger la peau

La coenzyme Q10 pénètre dans la couche de croissance de la peau pour affaiblir la réaction d'oxydation des photons et peut activer des tyrosine kinases phosphorylées spécifiques avec l'aide du tocophérol. Prévient les dommages oxydatifs de l'ADN, inhibe l'expression de la collagénase dans les fibroblastes de la peau humaine sous la lumière ultraviolette et protège la peau des dommages. Des recherches approfondies montrent que la coenzyme Q10 inhibe la peroxydation lipidique, réduit la génération de radicaux libres, protège le centre actif de la SOD et sa structure des dommages oxydatifs des radicaux libres, augmente l'activité des enzymes telles que la SOD dans l'organisme, inhibe l'apoptose cellulaire induite par le stress oxydatif. , et a un effet antioxydant significatif.

Amélioration immunitaire

La coenzyme Q10 est un antioxydant naturel et un initiateur du métabolisme cellulaire produit par les cellules elles-mêmes. Il a pour fonction de protéger et de restaurer l’intégrité de la structure biologique de la membrane et de stabiliser le potentiel membranaire. C'est un stimulant immunitaire non spécifique du corps, il présente donc un excellent effet anti-fatigue. La coenzyme Q10 maintient les cellules dans un bon état de santé, de sorte que le corps soit plein de vitalité et de puissance cérébrale.

Améliorer l'effet énergétique musculaire

Des études ont montré qu'une supplémentation de 100 à 150 mg/jour de coenzyme Q10 peut améliorer considérablement la condition des personnes souffrant de dystrophie musculaire. Un exercice physique intense réduit la teneur sanguine en coenzyme Q10 et une supplémentation quotidienne de 60 mg peut améliorer la fonction des athlètes. De nombreuses personnes en surpoids ont de très faibles niveaux de coenzyme Q10 et une supplémentation peut les aider à perdre du poids. En effet, la Coenzyme Q10 peut accélérer le métabolisme des graisses, fournissant ainsi aux membres et au cerveau un apport énergétique suffisant et augmentant la vitalité.

(1) Domaine alimentaire

La coenzyme Q10 est également largement utilisée dans l’industrie alimentaire. Il est ajouté à certains aliments, comme les suppléments nutritionnels, les boissons, le pain, les bonbons, etc., pour augmenter leur valeur nutritionnelle. En outre, il est également utilisé pour améliorer les propriétés antioxydantes des aliments, ce qui aide à empêcher les aliments de se gâter et de se décomposer.

(2) Domaine médical

La coenzyme Q10 est également largement utilisée dans le domaine médical et joue un rôle important dans le maintien de la santé humaine. Elle est utilisée pour traiter diverses maladies telles que les maladies cardiaques, le cancer, les maladies neurodégénératives, etc. Des études ont montré que la coenzyme Q10 peut aider à améliorer la santé cardiaque, réduire la fatigue, améliorer l'immunité et avoir des effets anti-âge.

(3) Domaine cosmétique

La coenzyme Q10 est également utilisée dans divers produits cosmétiques en raison de ses propriétés antioxydantes et anti-inflammatoires. Ces propriétés peuvent aider à ralentir le vieillissement cutané et à améliorer l’éclat et l’élasticité de la peau. La coenzyme Q10 est un ingrédient important dans de nombreux produits de soins de la peau et traitements de beauté.

(4) Champ d'alimentation du bétail

Dans l'industrie de l'élevage, la coenzyme Q10 est également utilisée dans l'alimentation animale. La coenzyme Q10 est ajoutée à l'alimentation du bétail et de la volaille, comme les porcs et les poulets, pour favoriser leur croissance et leur développement, améliorer la qualité de la viande et des œufs et renforcer la résistance aux maladies. Dans le même temps, cela peut également améliorer les performances de reproduction et augmenter le taux de reproduction. Des études ont montré que la coenzyme Q10 peut augmenter le taux de croissance et le rendement des animaux et améliorer leur capacité à résister aux maladies. Par conséquent, il est largement utilisé dans l’alimentation animale pour améliorer les avantages économiques.

Pour améliorer la biodisponibilité de la coenzyme Q10, il est important de sélectionner des formulations appropriées en fonction des différents besoins d'application, permettant une meilleure libération et une meilleure fonction dans l'organisme. S'appuyant sur notre plateforme technologique de séparation et d'extraction, HSF Biotech produit la Coenzyme Q10 en utilisant la technologie de microencapsulation par dispersion dans l'eau froide. Cela garantit des performances stables, un contrôle strict des traces de polluants et une bonne fluidité. Il se disperse rapidement dans l'eau froide, ce qui le rend adapté à diverses applications telles que les boissons solides, les bonbons gélifiés et les prémélanges. Il peut être combiné avec de la vitamine E/des huiles végétales et est largement utilisé dans les aliments fonctionnels et les capsules molles, entre autres produits.

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