CN103819326B - 一种从微生物中分离纯化辅酶q10的方法 - Google Patents
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Abstract
一种从微生物中分离纯化辅酶Q10的方法，包括以下步骤：（1）破碎；（2）提取；（3）层析；（4）结晶。利用本发明制备辅酶Q10，不仅可保障辅酶Q10的提取率和收率，还能确保辅酶Q10产品的质量合格。本发明工艺简单，生产成本低，对环境污染小，适宜工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种分离纯化辅酶Q10的方法，尤其是涉及一种从微生物中分离纯化辅酶Q10的方法。
背景技术
辅酶Q10 (Coenzyme Q10，CoQ10)，分子式C59H90O4，相对分子质量863.36，易溶于多数有机试剂，微溶于乙醇，不溶于甲醇和水，易光分解，对湿度和温度较稳定。
辅酶Q10是呼吸链上的一种电子传递体，具有抗氧化功能，广泛运用于心血管类疾病、肝炎、癌症、艾滋病等综合治疗及提高人体免疫力。
目前生产辅酶Q10有3种方法：动植物组织提取法、微生物发酵法和化学合成法。其中，微生物法生产辅酶Q10具有经济、不受原料的限制、易大规模生产、产品活性好等特点，发展前景广阔。其提纯工艺如下：发酵液经过滤后，冻融破碎，菌体加入亲水性有机溶剂浸泡提取；减压浓缩提取液，加入疏水性有机溶剂进行萃取，分离获得含有辅酶Q10的有机层；将萃取液加入硅胶柱，用正己烷洗涤，再用混合溶剂洗脱，洗脱液浓缩干后，加入乙醇结晶，过滤，得到辅酶Q10产品。
按以上流程生产辅酶Q10，菌体破碎效率较低，采用有机溶剂种类和数量较多，操作较为复杂。在层析过程中，用正己烷和另一种疏水性有机溶剂互溶作为洗脱剂，不容易分离，对后续的溶剂回收工作造成较大困难。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种收率高，产品纯度高，工艺简单实用，溶剂易于回收利用，适宜工业化规模生产的从微生物中分离纯化辅酶Q10的方法。
本发明之从微生物中分离纯化辅酶Q10的方法，包括以下步骤：
（1）破碎：过滤收集菌体，收集到的菌体用相当于菌体体积2-10倍的浓度为1-5 mol/L的盐酸溶液重悬后，采用超声破碎的方法辅助菌体破壁；超声破碎的条件为功率200-800W，频率0.3-0.8；超声破碎2-4次，每次8-12 min，得菌悬液；
采用酸性条件结合超声破碎的方式，提高了菌体破碎和产物释放的效率；
（2）提取：加碱将步骤（1）所得菌悬液调节至pH5-9，采用有机溶剂萃取2次，每次搅拌提取2-3小时，提取温度为20-80℃，再静置冷却分层，合并有机相；
所述碱优选氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液；
（3）层析：将步骤（2）中所得有机相经脱水后，即可进行硅胶柱层析，层析温度38－42℃，层析柱用溶剂进行洗涤、洗脱，收集洗脱液，减压浓缩至辅酶Q10:有机溶剂质量比为1:5-20；
所述洗涤、洗脱液为甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、正丁醇、乙酸乙酯、石油醚、三氯甲烷的一种或两种；
（4）结晶：浓缩液冷却至30-35℃，加入相当于浓缩液中辅酶Q10质量1％的辅酶Q10晶种，搅拌，恒温25－35 min，降温至18－22℃诱导结晶，过滤，得到的晶体分别经甲醇、水快速洗涤干燥，即可获得辅酶Q10产品。
进一步，步骤（2）中，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、正丁醇、乙酸乙酯、石油醚、三氯甲烷中的至少一种；每次提取加入有机溶剂的体积:菌悬液体积=（2-10）:1；
进一步，步骤（3）中，所述洗脱液为含1wt%-10wt%乙酸乙酯的石油醚溶液。
进一步，本发明所使用的微生物为类红球细菌（Rhodobacter sphaeroides）购自中国普通微生物菌种保藏管理中心（简称CGMCC），保藏编号为CGMCCNO. 1.2569。
本发明之从微生物中分离纯化辅酶Q10的方法，先采用酸性条件结合超声破碎的方式，提高了菌体破碎和产物释放的效率，保障了辅酶Q10的提取率和收率。然后根据辅酶Q10本身的理化性质特点，采用有机萃取、硅胶层析、加晶种结晶等方式提高了辅酶Q10的收率。
利用本发明制备辅酶Q10，不仅可保障辅酶Q10的提取率和收率，还能确保辅酶Q10产品的质量合格。本发明工艺简单，生产成本低，对环境污染小，适宜工业化生产。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本实施例包括以下步骤：
（1）破碎：类红球细菌（购自CGMCC，保藏编号为CGMCCNO. 1.2569）经过发酵培养获得发酵液5 L，经过滤收集滤饼获得湿菌体782 g，取500 g收集到的湿菌体，用相当于湿菌体5倍体积的1.5 mol/L的盐酸溶液重悬后，采用超声破碎的方法辅助菌体破壁，超声破碎的条件为功率500 W，频率0.6，超声破碎2次，每次10min，得菌悬液；
（2）提取：加入NaOH溶液将步骤（1）所得菌悬液调节至pH7.0，采用乙酸乙酯:石油醚=7:93的混合溶液萃取2次，每次萃取加入有机溶剂的体积:菌悬液体积=2:1，每次搅拌提取2小时，提取温度为40℃，静置冷却分层，合并有机相，即为辅酶Q10的粗提液。
粗提液检测：取粗提液浓缩至干，加无水乙醇溶解稀释，过滤后进行HPLC检测，检测方法参照中国药典辅酶Q10检测方法。
色 谱 柱：BDS C18 5μm 250 mm×4.6 mm
流 动 相：甲醇：无水乙醇＝50:50
检测波长：275 nm
流 速：1.0 ml/min
柱 温：35℃
进 样 量：20μl
经检测，粗提液的辅酶Q10含量达67.2%，提取率为92.0%。
实施例2
本实施例包括以下步骤：
实施例1所述粗提液，经脱水处理后，即可用于硅胶柱层析；称取干燥好的硅胶50g装柱，平衡；取粗提液1000 ml，注入已平衡好的硅胶柱，上柱流速为1 BV/h，上柱完毕后，用1倍柱体积的石油醚进行洗涤，而后用含7%乙酸乙酯的石油醚进行洗脱，流速为1 BV/h，收集得到洗脱液635 ml，采用实施例1所述的辅酶Q10的HPLC检测方法进行检测。洗脱液的辅酶Q10含量达92.8%，提取率为94.4%。
实施例3
本实施例包括以下步骤：
将实施例2中所得洗脱液减压浓缩至辅酶Q10：有机溶剂为1:10。待浓缩液冷却至30℃后，加入浓缩液中辅酶Q10含量的1wt%的晶种，50rpm搅拌，恒温30 min，之后再以6℃/h降温至20℃，维持半小时后过滤，得到的晶体经洗涤干燥，即可得到精制的辅酶Q10产品。采用实施例1所述的辅酶Q10的HPLC检测方法进行检测，获得的辅酶Q10产品纯度可达98.4%，从菌体至产品的总得率为82.7%。
Claims (6)
1.一种从微生物中分离纯化辅酶Q10的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）破碎：将过滤收集到的菌体用相当于菌体体积2-10倍的浓度为1-5 mol/L的盐酸溶液重悬后，采用超声破碎的方法辅助菌体破壁；超声破碎的功率为200-800W，频率为0.3-0.8；超声破碎2-4次，每次8-12
min，得菌悬液；
（2）提取：将步骤（1）所得菌悬液加碱调节pH值为5-9，采用有机溶剂萃取2次，每次搅拌提取2-3小时，提取温度为20-80℃，再静置冷却分层，合并有机相；
步骤（2）中，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、正丁醇、乙酸乙酯、石油醚、三氯甲烷中的至少一种；
（3）层析：将步骤（2）中所得有机相经脱水后，进行硅胶柱层析，层析温度38－42℃，层析柱用溶剂进行洗涤、洗脱，收集洗脱液，减压浓缩至辅酶Q10:有机溶剂质量比为1:5-20；
所述洗涤、洗脱液为甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、正丁醇、乙酸乙酯、石油醚、三氯甲烷的一种或两种；
（4）结晶：将浓缩液冷却至30-35℃，加入相当于浓缩液中辅酶Q10质量1％的辅酶Q10晶种，搅拌，恒温25－35 min，降温至18－22℃诱导结晶，过滤，得到的晶体依次用甲醇、水洗涤，干燥，即可获得辅酶Q10产品。
2.根据权利要求1所述的从微生物中分离纯化辅酶Q10的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述碱为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。
3.根据权利要求1或2所述的从微生物中分离纯化辅酶Q10的方法，其特征在于，步骤（2）中，每次提取加入有机溶剂的体积:菌悬液体积=2-10:1。
4.根据权利要求1或2所述的从微生物中分离纯化辅酶Q10的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述洗脱液为含1%-10%乙酸乙酯的石油醚溶液。
5.根据权利要求3所述的从微生物中分离纯化辅酶Q10的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述洗脱液为含1%-10%乙酸乙酯的石油醚溶液。
6.根据权利要求1或2所述的从微生物中分离纯化辅酶Q10的方法，其特征在于，所使用的微生物为类红球细菌（Rhodobacter sphaeroides），保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏编号为CGMCC NO.1.2569。
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