303-98-0/輔酶Q10的制備及應用

背景及概述

輔酶Q10是人類健康不可缺少的重要生理活性物質之一，具有提高人體免疫力、增強抗氧化能力、延緩衰老等功能。據報道，2005年世界市場對輔酶Q10原料的年需求量已經達到400t左右，并且仍在以每年10%的速度增長。日本是最早開發輔酶Q10的國家，其產量居世界首位。目前，全球大部分的產品均來自日本。近年來，輔酶Q10在西歐、美國、澳大利亞、日本的藥品、保健品及化妝品市場上應用火爆。在我國，輔酶Q10最初主要限于醫藥領域的應用，現正逐漸拓展到食品、保健品和化妝品等領域，市場需求不斷增長。國際市場供不應求，國內市場產品奇缺，輔酶Q10已成為國際市場上備受關注的重要原料藥品之一。輔酶Q10（coenzymeQ10）又稱泛醌（因廣泛存在于生物體細胞線粒體呼吸鏈中的醌類物質而得名），分子式：C59H90O4，分子量：863.36。化學名稱為2，3-二甲氧基-5-甲基-6-癸異戊烯基-苯醌。輔酶Q10為黃色或淡黃色結晶性粉末，無臭、無味，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。遇光易分解成紅色物質，對溫度和濕度穩定，熔點49℃。輔酶Q10是呼吸鏈中NADH脫氫酶、琥珀酸脫氫酶和BC復合物之間的脂溶性電子載體，是ATP生成要素，在細胞線粒體內呼吸鏈質子轉移及電子傳遞中起重要作用，是細胞呼吸和細胞代謝的激活劑，也是重要的抗氧化劑和非特異性免疫增強劑。由于輔酶Q10能增強體能和精力、保護心血管、減少降脂藥的副作用、保護皮膚等功能，因此對于提高免疫力、延緩衰老、保健美容等方面也具有重要的應用價值[1]。

圖1 輔酶Q10性狀圖

輔酶Q10的生產工藝研究進展

目前，輔酶Q10的制備方法主要有3種：提取分離法、化學合成法、生物合成法。

提取分離法提取分離法主要從動物肝臟、心肌等和植物含油種籽或嫩芽、嫩葉中提取。據文獻報道，經醇堿皂化法從豬心渣和牛心肌渣中提取輔酶Q10，測定含量分別為75mg/kg和73.3mg/kg。通過皂化法提取羅非魚肝臟輔酶Q10含量為33.9mg/kg。用10%KOH-甲醇醇堿皂化法提取堿蓬輔酶Q10含量為63.1mg/kg。大豆油中輔酶Q10含量較高，每千克豆油平均含有89.65mg輔酶Q10。提取法是現代生物工程中較為傳統的生產方法，它的生產成本較高，原料也不易得到，一些研究者正在探索廢棄材料再利用提取輔酶Q10，以降低制備成本。

化學合成法輔酶Q10化學合成法可分為全化學合成法和半化學合成法2種。全化學合成法是指不以來自煙草等的茄尼醇為原料，完全通過化學方法獲得輔酶Q10側鏈的合成方法。該方法原料價廉易得，產物區域選擇性和立體選擇性高，但是側鏈的構建需要多次耦合，總收率低，難以實現工業化。半化學合成法主要有側鏈直接引入法和側鏈延長法，該方法均需要以天然茄尼醇為關鍵原料合成輔酶Q10，由于精品及純品茄尼醇的價格十分昂貴，造成化學合成輔酶Q10成本高昂，同時具有合成步驟多、副產品多、手性物質分離困難等缺點，因此，化學合成法在工業生產中受到一定限制。

生物合成法生物合成法是利用微生物細胞、植物細胞或動物細胞的生命活動而獲得人們所需物質的技術過程。目前，輔酶Q10的生物合成方法包括利用植物細胞培和微生物細胞發酵兩種方式。植物細胞培養主要是以煙草組織為材料，通過愈傷誘導、懸浮培養，產生生長速度快、輔酶Q10含量高的煙草懸浮培養細胞。1977年，日本首次實現了微生物發酵法工業化生產輔酶Q10。應用于產輔酶Q10的主要菌種有光合細菌、土壤桿菌、紅假胞菌、裂殖酵母等。該方法具有原料廉價豐富，產物分離過程相對簡單，不存在手性問題等優點，近年來國內已有部分企業采用該方法生產，并申請了相關專利，采用根癌土壤桿菌（Agrobacteriumtumefaciens）高密度發酵生產輔酶Q10。但是微生物發酵法在開發新的菌株以提高發酵效率、改進后期提純等方面還需要不斷發展。從每種生產方法的特點來看，生物合成法必然是未來發展的主要趨勢，也是當前輔酶Q10生產方法的研究熱點。

輔酶Q10的應用

醫藥行業目前，輔酶Q10的臨床應用主要表現在治療心血管病、牙周炎、偏頭疼、帕金森氏癥、阿爾滋海默癥、腎衰竭、運動障礙、慢性肝炎、慢性阻塞性肺炎、糖尿病、增強免疫力、抗腫瘤等，對其他多種疾病也有輔助療效。目前，主要有片劑、膠囊、軟膠囊、注射劑等多種劑型。輔酶Q10的一個顯著特點是無毒性、無致畸作用和無明顯副作用，臨床實用十分安全，每天服用200mg（6~12個月）或每天100mg（6年），未見報道有嚴重的副作用。

化妝品行業輔酶Q10作為一種天然抗氧化劑，在保健美容等方面較多地應用于化妝品中。由于輔酶Q10可用于清除氧自由基，延緩皮膚衰老，具有抗衰老功效，而受到許多化妝品廠家的重視。輔酶Q10能有效地深入皮膚，激發細胞活性，改善膚質，細膩肌膚；具有促進皮膚新陳代謝、加速血液循環、修復皮膚皺紋、減少色素沉著、恢復皮膚彈性等方面的功效，有利于皮膚抗衰老、除皺、美白和滋潤；對人體安全、無刺激，能根據化妝品不同功能的需要，調配成各種乳液和膏霜等。

結語

輔酶Q10作為人體最重要的輔酶之一，正廣泛應用于醫療保健行業中。由于輔酶Q10具有易溶于脂而難溶于水的物

理性質，因此，在藥物和化妝品方面有廣泛的應用，但很難添加應用在各種食品和飲料中。輔酶Q10利用的關鍵是其生物利用度，如何提高輔酶Q10的生物利用度是當前研究領域的焦點。使用固體分散體技術、環糊精包合技術、乳化技術、自微乳化技術及脂質體技術均能不同程度地改善輔酶Q10的水溶性和增強貯存過程中輔酶Q10的穩定性，可提高其生物利用度，豐富輔酶Q10的用途。隨著人們對輔酶Q10的不斷研究和深度開發，它必將更好地為人類所用。

參考文獻

[1] 趙美法.重要的原料藥———輔酶Q10［J］.精細與專用化學品，2001，9（22）：6-8