Méthode de production de coenzyme Q10
June 05, 2024
Processus de développement
Au début des années 1980, le Japon a atteint la synthèse et la production de coenzyme Q10 à partir de Solanesol extrait des feuilles de tabac, ce qui a considérablement réduit le coût de la coenzyme Q10. Cela a joué un rôle important dans la promotion de l'application, de la vulgarisation et de la promotion de la coenzyme Q10. La méthode de synthèse semi-chimique est relativement mature dans la technologie et a atteint l'industrialisation. Le coût du produit est bas et le prix est modéré. Cependant, bien que les produits produits en utilisant la synthèse semi-chimique aient des avantages de prix, il existe un écart significatif dans l'utilisation par rapport aux produits produits à l'aide de méthodes d'extraction biologique. La raison en est que la méthode d'extraction biologique produit des produits naturels et organiques facilement absorbés et transformés par le corps humain, tandis que la méthode de synthèse chimique produit des produits organiques synthétisés artificiellement avec une activité biologique extrêmement mauvaise, qui ne sont pas facilement absorbés par le corps humain et Difficile d'exercer pleinement les effets pharmacologiques de la coenzyme Q10. La méthode de synthèse chimique de la coenzyme Q10 a toujours été un sujet brûlant de recherche à la fois au niveau national et international. Au cours du dernier demi-siècle, les pays développés ont atteint la production de coenzyme Q10 par la fermentation microbienne en 1977. Ces dernières années, l'extraction de la fermentation microbienne a fait des progrès significatifs. Cette nouvelle méthode de bio-ingénierie combine les avantages du processus d'extraction biologique et du processus de synthèse chimique, et surmonte leurs inconvénients. Par conséquent, c'est la méthode la plus prometteuse d'industrialisation. Il existe deux exigences principales pour atteindre la production industrielle en utilisant la méthode d'extraction de la fermentation microbienne: (1) nécessitent des souches génétiquement modifiées de haute qualité de coenzyme Q10 avec des processus de production à grande échelle stables; (2) Exiger une technologie avec des instruments de séparation de haute précision. Le Japon est le producteur le plus ancien et le plus important du monde de Coenzyme Q10. Selon les statistiques, 90% de la coenzyme Q10 dans le monde provient du Japon. Les deux entreprises japonaises avec la plus haute production de Coenzyme Q10 sont Nissin Flour and Concord Fermentation Co., Ltd. De nombreux experts ont mené des recherches et des exploration principalement à partir de deux aspects: l'une consiste à introduire des groupes de décaprénol sur le composé parent, et l'autre est d'abord d'introduire des chaînes latérales plus courtes sur le composé parent, puis d'introduire la longue chaîne souhaitée. En 1959, R Ruegg et al. ont rapporté la synthèse de la coenzyme Q10 en utilisant l'itinéraire indiqué dans l'équation (1). Bien que le produit ait été obtenu, le rendement n'était que de 20% et l'application de cette méthode a été limitée en raison du fait que le réactif d'allylation obtenu à partir de Solanesol est un mélange de cis et d'isomères trans qui doivent être séparés. En 1972, Sato K. et al. ont rapporté la synthèse de la coenzyme Q10 en utilisant l'itinéraire indiqué dans la formule. Dans la quatrième étape de la réaction, Ni a été utilisé comme catalyseur et les deux groupes hydroxyles phénoliques ont été protégés, ce qui a augmenté le rendement de couplage (28%). Le principal problème de cette voie de synthèse est l'instabilité de la fraction Allyle dans des conditions acides, ce qui rend difficile le maintien de la configuration à double liaison. En 1979, Naruta Y. et al. ont rapporté la conversion partielle de l'isoprène en stantane, qui a été réagi avec la quinone en utilisant la forte nucléophilicité du stantane. La réaction a été réalisée en utilisant le catalyseur BF3OET2 dans des conditions à basse température (-78 à -60 ℃). Enfin, un produit avec une configuration géométrique satisfaisante a été obtenu (E / z = 85/15), mais le rendement calculé sous le stantane d'isoprène n'était que de 51%. La route de synthèse est illustrée à la figure 3. Par la suite, Naruta Y. a étendu sa méthode à la synthèse de VK1 et VK2. À partir des voies de synthèse ci-dessus, on peut voir que ce type de méthode réagit avec le composé parent et le composé à base de polyisoprène, et le rendement de cette étape clé n'est pas très élevé. Par conséquent, cette stratégie de synthèse ne peut pas être considérée comme idéale. Dès 1978, Terao S. a utilisé la coenzyme Q7 pour synthétiser la coenzyme Q10. Cependant, en raison du coût élevé de la coenzyme des matières premières Q7, cette voie a peu de valeur pratique. En 1979, le groupe a effectué une synthèse très efficace en utilisant la route indiquée dans la formule. Les matières premières utilisées dans cette voie étaient peu coûteuses et faciles à obtenir, les conditions de réaction étaient légères et les chaînes latérales combinées avec le composé parent avec un rendement élevé (90,9% ont disparu). La concentration de médicament dans les poumons, le cœur, le foie et les tissus rénaux des rats a augmenté 4 heures après l'administration, et la concentration du médicament dans la glande surrénale, le foie et les tissus gastriques a augmenté 10 heures plus tard. Après 7 jours d'administration, le rendement total a diminué en raison des étapes de synthèse de la chaîne complexe. En 1982, Sato K et al. fait des degrés variables d'amélioration de la route ci-dessus et des réactifs utilisés, comme le montre l'équation (5). Le rendement de l'étape finale a atteint 83% et la configuration géométrique de la double liaison était également satisfaisante (E / z = 100/0). Depuis les années 1970, la Chine mène des recherches technologiques sur la coenzyme Q10 et a rapidement construit plusieurs lignes de production en utilisant des méthodes d'extraction biologique, extraite principalement du myocarde des porcs. Les sociétés domestiques qui utilisent des processus d'extraction biologique pour produire du coenzyme Q10 incluent principalement le Beijing Pharmaceutical Fust , Gejiu biochimique pharmaceutique Factory, usine biochimique de Taiyuan Factory, usine pharmaceutique biochimique de Datong et plus de dix autres entreprises. La capacité de production totale est d'environ 600 kg. La Chine est un grand pays producteur de tabac dans le monde, avec une grande quantité de feuilles de tabac déchet qui ne peuvent pas être utilisées pour les cigarettes, qui ne sont pas utilisées et provoquent la pollution de l'environnement et les déchets de ressources. Dès la fin des années 1970, la Chine a commencé à rechercher et à développer l'extraction de Solanesol à partir des feuilles de tabac déchet. Au début des années 1990, la Chine a investi beaucoup d'énergie dans la recherche de nouveaux processus de coenzyme Q10 et a obtenu des résultats gratifiants. L'Institut de développement et de recherche sur les technologies chimiques du tabac à l'Université Henan a collaboré avec Shangqiu Tobacco Fine Chemical Factory pour rechercher conjointement et développer l'utilisation du tabac pour extraire le solanesol. Sur la base des années de recherche, l'industrialisation a été officiellement réalisée en janvier 1996. Il peut produire 100 tonnes de solanesol brut avec un contenu ≥ 15% et 20 tonnes de solanesol raffiné avec un contenu de ≥ 75% par an, jetant une bonne base pour La production industrielle de Coenzyme Q10 en Chine.
Méthode de fermentation
En 1977, la production de coenzyme Q10 par méthode de fermentation microbienne recombinante a été obtenue. Ce processus de production est considéré comme le processus synthétique le plus prometteur et, ces dernières années, la fermentation microbienne est devenue un sujet brûlant pour le développement à la fois au niveau national et international. Les bactéries velues polaires rouges, les bactéries polaires désinsistantes, les bactéries microcycliques de méthane, etc. sont les principales souches produisant du coenzyme Q10. Méthode semi-synthétique Le processus semi-synthétique développé utilise le p-méthylphénol comme matière première pour obtenir du méthyldiméthoxybenzène par bromation, éthérification et oxydation, puis se condense avec du solanesol extrait de feuilles de tabac ou de pomme de terre pour obtenir de la coenzyme Q10. La clé de cette méthode est de savoir comment connecter les chaînes latérales à l'anneau mère. Méthode de synthèse totale
Le processus total de synthèse pour la production de coenzyme Q10 développé par EEM et Kanan en 1988 est la seule technologie de synthèse totale réussie, mais il y a certaines difficultés à synthétiser les chaînes latérales linéaires insaturées. Et les conditions de synthèse sont dures, et il y a encore une certaine distance de l'industrialisation. Méthode d'extraction biologique
Le rendement de la coenzyme Q10 dans le processus de fabrication de saponification des alcalines alcooliques est de 61,2 mg / kg de cœur de porc frais, qui est un processus couramment utilisé en Chine. En présence d'éthanol, une saponification prolongée peut entraîner l'échange de groupes de méthoxy dans les groupes de coenzyme Q10 et d'éthoxy dans l'éthanol, générant des dérivés éthoxy simples ou doubles pour éviter la génération de ces impuretés. KOH peut être utilisé à la place du NaOH et du méthanol pour la saponification, mais il est également nécessaire d'ajouter de l'acide pyrogallique, sinon la coenzyme Q10 sera complètement détruite pendant le processus de saponification, représentant 5% à 7% du matériau de départ. L'azote peut être introduit pendant le processus de saponification. La méthode d'extraction mélangée d'éther alcool est similaire au processus de fabrication de la saponification alcaline de l'alcool, sauf que la réaction de saponification est omise. La méthode d'extraction biologique est le processus de production le plus ancien et le plus fondamental au monde, et a été la seule méthode de production pour la coenzyme Q10 pendant un certain temps. Cependant, en raison de la faible teneur en coenzyme Q10 chez les animaux et les plantes, les composants chimiques complexes et les sources de matières premières limitées (principalement extraites du foie d'animaux frais), les coûts des produits sont élevés, les prix sont chers et la production à grande échelle est limitée à Dans une certaine mesure. Méthode de culture cellulaire
La technologie de culture des cellules végétales est une technique qui implique le traitement aseptique d'une certaine partie d'un corps végétal, la plaçant sur un milieu de culture artificielle pour favoriser la prolifération cellulaire, puis la cultiver au besoin. Diverses parties de plantes, telles que les racines, les tiges, les feuilles, les fleurs, les fruits, les anthères et le pollen, peuvent servir d'explants pour initier la culture cellulaire. Les grappes cellulaires dédifférenciées résultantes sont appelées tissu de cals, et le transfert du tissu calleux en milieu de culture liquide pour la culture est appelé culture de suspension.
Shaanxi Huike Botanical Development Co., Ltd. Une entreprise intégrée qui se concentre sur les produits naturels, les produits et services liés à l'extrait de plantes. et d'autres services commerciaux.
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2024-06-05
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