辅酶Q10的生产工艺、

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1、辅酶Q10的生产工艺、功能研究及应用摘要：辅酶Q10是一种广泛存在于生物体内的重要生理活性物质，具有提高人体免疫力，增强抗氧化能力，延缓衰老等功能。本文通过查阅大量文献，将从辅酶Q10的基本结构介绍、辅酶Q10的工艺研究进展、辅酶Q10生产中菌种优化、辅酶Q10提取、辅酶Q100的功能性、辅酶Q10应用及展望等几个方面进行详细综述以最大程度地了解辅酶Q10在当代科学研究中的重要地位和功能。关键词：辅酶Q10辅酶Q10生物合成辅酶Q10功能辅酶Q10应用辅酶Q10是人类健康不可缺少的重要生理活性物质之一，是人体内唯一的辅酶Q类物质，又称泛醌，

2、是一种脂溶性醌类化合物，由于在人体器官中的存在及在生理等方面的重要功能，因此又叫维生素Q或维生素辅酶Q10。随着临床医学和流行病学研究的不断深入，辅酶Q10已被证实具有抗氧化和清除自由基，抗肿瘤和提高人体免疫力，缓解疲劳和提高运动能力，防老抗衰以及保护心血管等多种保健功效。除了药用外，辅酶Q10可以作为某些高级化妆品的添加剂及食品中的添加剂等，因此辅酶辅酶Q10是食品、药品、化妆品等工业的重要原料。据报道，2005年世界市场对辅酶Q10原料的年需求量已经达到400t左右，并且仍以每年10%的速度增长[1]。日本是最早开发辅酶Q的国家，其产量

3、居世界首位。目10前全球大部分的产品来自日本。1.辅酶Q10简介辅酶Q10（coenzymeQ10）又称泛醌（因广泛存在于生物体x细胞线粒体呼吸链中的醌类物质而得名），分子式：C59H90O4，分子量：863.36，化学名称：2，3-二甲氧基-5-甲基-6-癸异戊烯基苯醌，其结构式如下[2]：辅酶Q10为黄色或淡黄色结晶性粉末，无臭无味，易溶于氯仿、苯、四氯化碳，溶于丙酮、石油醚和乙醚；微溶于乙醇，不溶于水和甲醇。遇光易分解成红色物质，对湿度和温度稳定，熔点为46℃[3]。[4]1957年,辅酶Q10首次由Crane从牛心肌中分离得到。辅酶

4、Q10是线粒体呼吸链的必要成分,广泛存在于线粒体内膜,它参与细胞氧化磷酸化及ATP生成过程。辅酶Q10是一种氧化还原酶,是线粒体酶的辅酶,如NADH：CoQ10还原酶；琥珀酸:CoQ10还原酶；电子传递黄素蛋白:CoQ10还原酶；还原的CoQ10:细胞色素C还原酶。2.辅酶Q10的生产工艺研究进展目前辅酶Q10的制备方法主要有3重：提取分离法，化学合成法，生物合成法。三种方法的对比如下[5][6][7][8][9][10]：对比项具体方法原料优缺点制备方法提取分离法皂化法动物肝脏、心肌等和植生产成本较高，原料物含油种籽或嫩芽、嫩也不易得到叶

5、全化学合成法化学物质优点：原料价廉易得，化学合成法产物区域选择性和立体选择性高。缺点：侧链的构建需要多次耦合，总收率低，难以实现工业化。半化学合成法以天然茄尼醇为关键原纯品茄尼醇的价格十料分昂贵，合成步骤多、副产品多、手性物质分离困难等缺点生物合成法植物细胞培养烟草组织都处于初步研究阶段，还没有进入中试和工业化生产微生物细胞发光合细菌、土壤杆菌、原料廉价丰富，产物酵红假胞菌、裂殖酵母分离过程相对简单，不存在手性问题本论文的立足点为从发酵工程原理的角度探讨辅酶Q10的相关研究，因此重点介绍利用微生物发酵法生产辅酶Q10。2.1.微生物发酵法生

6、产辅酶Q102.1.1.辅酶Q10合成原理有关辅酶Q10的合成代谢与调控一直是代谢领域的研究热点。目前，以大肠杆菌、酵母菌和蠕虫等为模式生物的辅酶辅酶Q10生物合成途径已经基本阐述清楚。在大肠杆菌中，目前公认辅酶Q10的聚异戊二烯基侧链以二甲基烯丙基焦磷酸(DMPP)和异戊二烯焦磷酸(IPP)为前体。真核生物通过甲羟戊酸途径(MVApathway)合成IPP。以大肠杆菌为代表的原核生物利用糖酵解途径的中间产物丙酮酸和3-磷酸-D-甘油醛来合成IPP，称为非甲羟戊酸途径(non-MVApathway)。该合成过程涉及的酶有dxs基因编码的5-

7、磷酸-1-脱氧木酮糖合成酶、ispD基因编码的2-甲基-4-胞甘二磷酸-D-赤藓糖醇合成酶、ispF编码的2-甲基-D-赤藓糖醇-2，4-环焦磷酸合成酶等。DMAPP在牛儿基焦磷酸(GPP)合成酶的催化下作为引物与IPP结合生成GPP，后者再与1分子IPP在法尼醇焦磷酸(FPP)合成酶催化下合成FPP。FPP之后通过异戊二烯基焦磷酸合成酶的作用合成辅酶Q10的聚异戊烯基侧链。图2异戊二烯焦磷酸全的合成途径图3各种链长聚异戊二烯焦磷酸合成图在以大肠杆菌为模式生物的原核生物中，合成的聚异戊烯基侧链在ubiA基因编码的聚异戊烯基转移酶的催化下，与

8、对羟基苯甲酸的苯环上第3位碳原子发生缩合，然后依次在ubiD、ubiB、ubiG、ubiH、ubiE和ubiF等基因编码产物的催化下对苯环进行修饰最终合成辅酶Q10。合成过程见图