Método de produção da coenzima Q10
June 05, 2024
Processo de desenvolvimento
No início dos anos 80, o Japão alcançou a síntese e produção de coenzima Q10 do solanesol extraído das folhas de tabaco, o que reduziu significativamente o custo da coenzima Q10. Isso desempenhou um papel importante na promoção do aplicativo, popularização e promoção da coenzima Q10. O método de síntese semi química é relativamente maduro em tecnologia e alcançou a industrialização. O custo do produto é baixo e o preço é moderado. No entanto, embora os produtos produzidos usando síntese semi -química tenham vantagens de preço, há uma lacuna significativa no uso em comparação com os produtos produzidos usando métodos de extração biológica. A razão é que o método de extração biológica produz produtos naturais e orgânicos que são facilmente absorvidos e transformados pelo corpo humano, enquanto o método de síntese química produz produtos orgânicos sintetizados artificialmente com atividade biológica extremamente ruim, que não são facilmente absorvidas pelo corpo humano e Difícil de exercer completamente os efeitos farmacológicos da coenzima Q10. O método de síntese química da coenzima Q10 sempre foi um tópico quente de pesquisa, tanto nacional quanto internacionalmente. No último meio século, os países desenvolvidos alcançaram a produção de coenzima Q10 através da fermentação microbiana em 1977. Nos últimos anos, a extração de fermentação microbiana fez um progresso significativo. Esse novo método de bioengenharia combina as vantagens do processo de extração biológica e do processo de síntese química e supera suas desvantagens. Portanto, é o método mais promissor para a industrialização. Existem dois requisitos principais para alcançar a produção industrial usando o método de extração de fermentação microbiana: (1) requer cepas geneticamente modificadas de alta qualidade da coenzima Q10 com processos de produção em larga escala estáveis; (2) requer tecnologia com instrumentos de separação de alta precisão. O Japão é o primeiro e mais importante produtor mundial da coenzima Q10. Segundo as estatísticas, 90% da coenzima Q10 em todo o mundo vem do Japão. As duas empresas japonesas com a maior produção de coenzima Q10 são Nissin Flour e Concord Fermentation Co., Ltd. Numerosos especialistas realizaram pesquisas e exploração principalmente a partir de dois aspectos: um é introduzir grupos de decaprenol no composto pai, e o outro é primeiro introduzir cadeias laterais mais curtas no composto pai e depois apresentar a cadeia longa desejada. Em 1959, R Ruegg et al. relataram a síntese da coenzima Q10 usando a rota mostrada na equação (1). Embora o produto tenha sido obtido, o rendimento foi de apenas 20%, e a aplicação desse método foi limitada devido ao fato de o reagente de alalhação obtido do Solanesol ser uma mistura de isômeros cis e trans que precisam ser separados. Em 1972, Sato K. et al. relataram a síntese da coenzima Q10 usando a rota mostrada na fórmula. Na quarta etapa da reação, a NI foi usada como catalisador e os dois grupos hidroxila fenólicos foram protegidos, o que, em certa medida, aumentou o rendimento de acoplamento (28%). O principal problema com essa rota de síntese é a instabilidade da porção alil em condições ácidas, dificultando a manutenção da configuração de ligação dupla. Em 1979, Naruta Y. et al. relataram a conversão parcial do isopreno em escavanea, que foi reagida com quinona usando a forte nucleofilicidade da escala. A reação foi realizada usando o catalisador BF3OET2 em condições de baixa temperatura (-78 a -60 ℃). Finalmente, foi obtido um produto com configuração geométrica satisfatória (E/Z = 85/15), mas o rendimento calculado como stantano de isopreno foi de apenas 51%. A via de síntese é mostrada na Figura 3. Posteriormente, Naruta Y. estendeu seu método à síntese de VK1 e VK2. A partir das rotas de síntese acima, pode -se observar que esse tipo de método reage com o composto pai e o composto baseado em poliisoprene, e o rendimento dessa etapa -chave não é muito alto. Portanto, não se pode dizer que essa estratégia de síntese seja ideal. Já em 1978, Terao S. usou a coenzima Q7 para sintetizar a coenzima Q10. No entanto, devido ao alto custo da coenzima Q7, essa rota tem pouco valor prático. Em 1979, o grupo realizou uma síntese altamente eficaz usando a rota mostrada na fórmula. As matérias -primas usadas nesta rota eram baratas e fáceis de obter, as condições de reação eram leves e as cadeias laterais combinadas com o composto pai com um alto rendimento (90,9% desapareceram). A concentração de drogas nos tecidos pulmonar, coração, fígado e renal de ratos aumentou 4 horas após a administração, e a concentração de drogas na glândula adrenal, fígado e tecidos estomacais aumentou 10 horas depois. Após 7 dias de administração, o rendimento total diminuiu devido às etapas complexas da síntese da cadeia. Em 1982, Sato K et al. fez graus variados de melhorias na rota acima e os reagentes utilizados, conforme mostrado na Equação (5). O rendimento da etapa final atingiu 83%e a configuração geométrica da ligação dupla também foi satisfatória (E/Z = 100/0). Desde a década de 1970, a China está realizando pesquisas tecnológicas sobre coenzima Q10 e rapidamente construiu várias linhas de produção usando métodos de extração biológica, extraindo principalmente do miocárdio porco. Empresas domésticas que usam processos de extração biológica para produzir coenzima Q10 incluem principalmente a fábrica farmacêutica de Pequim, fábrica farmacêutica bioquímica de Taizhou, fábrica farmacêutica bioquímica de Qingdao, fábrica farmacêutica de Hangzhou, fábrica farmacêutica, como farmacêutica, a Fábrica de Fábricas de Fábrica de Hangzhou , Gejiu Biochemical Pharmaceutical Fábrica, fábrica farmacêutica bioquímica de Taiyuan, fábrica farmacêutica bioquímica de dados e mais de dez outras empresas. A capacidade total de produção é de cerca de 600 kg. A China é um grande país produtor de tabaco do mundo, com uma grande quantidade de folhas de tabaco de resíduos que não podem ser usadas para cigarros, que não são utilizados e causam poluição ambiental e desperdício de recursos. Já no final da década de 1970, a China começou a pesquisar e a desenvolver a extração de solanesol das folhas de tabaco de resíduos. No início dos anos 90, a China investiu muita energia na pesquisa de novos processos de coenzima Q10 e alcançou resultados gratificantes. O Instituto de Desenvolvimento e Pesquisa da Tecnologia Química do Tabaco na Universidade de Henan colaborou com a fábrica química fina de Shangqiu Tobacco para pesquisar em conjunto e desenvolver o uso do tabaco para extrair solanesol. Com base nos anos de pesquisa, a industrialização foi oficialmente alcançada em janeiro de 1996. Pode produzir 100 toneladas de solanesol bruto com um conteúdo de ≥ 15% e 20 toneladas de solanesol refinado com um conteúdo de ≥ 75% ao ano, estabelecendo uma boa base para A produção industrial da coenzima Q10 na China.
Método de fermentação
Em 1977, foi alcançada a produção de coenzima Q10 pelo método de fermentação microbiana recombinante. Esse processo de produção é considerado o processo sintético mais promissor e, nos últimos anos, a fermentação microbiana tornou -se um tópico importante para o desenvolvimento, tanto nacional quanto internacionalmente. Bactérias peludas polares vermelhas, bactérias peludas polares desnitrificante, bactérias microcíclicas de metano, etc. são as principais cepas que produzem coenzima Q10. Método semi -sintético O processo semi-sintético desenvolvido utiliza p-metilfenol como matéria-prima para obter metildimetoxibenzeno por brominação, etacerificação e oxidação e, em seguida, condensa com solanesol extraído de folhas de tabaco ou batata para obter coenzima Q10. A chave para esse método é como conectar as correntes laterais ao anel da mãe. Método de síntese total
O processo total de síntese para produzir coenzima Q10 desenvolvido por EEM e Kanan em 1988 é a única tecnologia de síntese total bem -sucedida, mas existem certas dificuldades em sintetizar cadeias laterais lineares não saturadas. E as condições de síntese são duras e ainda há uma certa distância da industrialização. Método de extração biológica
O rendimento da coenzima Q10 no processo de fabricação de saponificação alcalina de álcool é de 61,2 mg/kg de coração de porco fresco, que é um processo comumente usado na China. Na presença de etanol, a saponificação prolongada pode resultar na troca de grupos metoxi nos grupos coenzima Q10 e etoxi em etanol, gerando derivados de etoxi único ou duplo para evitar a geração dessas impurezas. O KOH pode ser usado em vez de NaOH e metanol para saponificação, mas também é necessário adicionar ácido pirogálico, caso contrário, a coenzima Q10 será completamente destruída durante o processo de saponificação, representando 5% a 7% do material de partida. O nitrogênio pode ser introduzido durante o processo de saponificação. O método de extração misto éter de álcool é semelhante ao processo de fabricação de saponificação alcalina de álcool, exceto que a reação de saponificação é omitida. O método de extração biológica é o processo de produção mais antigo e básico do mundo e tem sido o único método de produção para a coenzima Q10 por um período de tempo. No entanto, devido ao baixo teor de coenzima Q10 em animais e plantas, componentes químicos complexos e fontes limitadas de matéria-prima (principalmente extraídas do fígado de animal fresco), os custos dos produtos são altos, os preços são caros e a produção em larga escala é limitada a Até certo ponto. Método de cultura de células
A tecnologia de cultura de células vegetais é uma técnica que envolve o tratamento asséptico de uma certa parte de um corpo vegetal, colocando -o em um meio de cultura artificial para promover a proliferação celular e, em seguida, cultivá -la conforme necessário. Várias partes de plantas, como raízes, caules, folhas, flores, frutas, anteras e pólen, podem servir como explantes para iniciar a cultura celular. Os aglomerados de células desdiferenciados resultantes são chamados de tecido de calo e a transferência do tecido de calo para o meio de cultura líquida para cultivo é chamado de cultura de suspensão.
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2024-06-05
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