辅酶Q10的制备及应用

背景及概述

辅酶Q10是人类健康不可缺少的重要生理活性物质之一，具有提高人体免疫力、增强抗氧化能力、延缓衰老等功能。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，并且仍在以每年10%的速度增长。日本是最早开发辅酶Q10的国家，其产量居世界首位。目前，全球大部分的产品均来自日本。近年来，辅酶Q10在西欧、美国、澳大利亚、日本的药品、保健品及化妆品市场上应用火爆。在我国，辅酶Q10最初主要限于医药领域的应用，现正逐渐拓展到食品、保健品和化妆品等领域，市场需求不断增长。国际市场供不应求，国内市场产品奇缺，辅酶Q10已成为国际市场上备受关注的重要原料药品之一。辅酶Q10（coenzymeQ10）又称泛醌（因广泛存在于生物体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。化学名称为2，3-二甲氧基-5-甲基-6-癸异戊烯基-苯醌。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，对温度和湿度稳定，熔点49℃。辅酶Q10是呼吸链中NADH脱氢酶、琥珀酸脱氢酶和BC复合物之间的脂溶性电子载体，是ATP生成要素，在细胞线粒体内呼吸链质子转移及电子传递中起重要作用，是细胞呼吸和细胞代谢的激活剂，也是重要的抗氧化剂和非特异性免疫增强剂。由于辅酶Q10能增强体能和精力、保护心血管、减少降脂药的副作用、保护皮肤等功能，因此对于提高免疫力、延缓衰老、保健美容等方面也具有重要的应用价值[1]。

图1 辅酶Q10性状图

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种：提取分离法、化学合成法、生物合成法。

提取分离法提取分离法主要从动物肝脏、心肌等和植物含油种籽或嫩芽、嫩叶中提取。据文献报道，经醇碱皂化法从猪心渣和牛心肌渣中提取辅酶Q10，测定含量分别为75mg/kg和73.3mg/kg。通过皂化法提取罗非鱼肝脏辅酶Q10含量为33.9mg/kg。用10%KOH-甲醇醇碱皂化法提取碱蓬辅酶Q10含量为63.1mg/kg。大豆油中辅酶Q10含量较高，每千克豆油平均含有89.65mg辅酶Q10。提取法是现代生物工程中较为传统的生产方法，它的生产成本较高，原料也不易得到，一些研究者正在探索废弃材料再利用提取辅酶Q10，以降低制备成本。

化学合成法辅酶Q10化学合成法可分为全化学合成法和半化学合成法2种。全化学合成法是指不以来自烟草等的茄尼醇为原料，完全通过化学方法获得辅酶Q10侧链的合成方法。该方法原料价廉易得，产物区域选择性和立体选择性高，但是侧链的构建需要多次耦合，总收率低，难以实现工业化。半化学合成法主要有侧链直接引入法和侧链延长法，该方法均需要以天然茄尼醇为关键原料合成辅酶Q10，由于精品及纯品茄尼醇的价格十分昂贵，造成化学合成辅酶Q10成本高昂，同时具有合成步骤多、副产品多、手性物质分离困难等缺点，因此，化学合成法在工业生产中受到一定限制。

生物合成法生物合成法是利用微生物细胞、植物细胞或动物细胞的生命活动而获得人们所需物质的技术过程。目前，辅酶Q10的生物合成方法包括利用植物细胞培和微生物细胞发酵两种方式。植物细胞培养主要是以烟草组织为材料，通过愈伤诱导、悬浮培养，产生生长速度快、辅酶Q10含量高的烟草悬浮培养细胞。1977年，日本首次实现了微生物发酵法工业化生产辅酶Q10。应用于产辅酶Q10的主要菌种有光合细菌、土壤杆菌、红假胞菌、裂殖酵母等。该方法具有原料廉价丰富，产物分离过程相对简单，不存在手性问题等优点，近年来国内已有部分企业采用该方法生产，并申请了相关专利，采用根癌土壤杆菌（Agrobacteriumtumefaciens）高密度发酵生产辅酶Q10。但是微生物发酵法在开发新的菌株以提高发酵效率、改进后期提纯等方面还需要不断发展。从每种生产方法的特点来看，生物合成法必然是未来发展的主要趋势，也是当前辅酶Q10生产方法的研究热点。

辅酶Q10的应用

医药行业目前，辅酶Q10的临床应用主要表现在治疗心血管病、牙周炎、偏头疼、帕金森氏症、阿尔滋海默症、肾衰竭、运动障碍、慢性肝炎、慢性阻塞性肺炎、糖尿病、增强免疫力、抗肿瘤等，对其他多种疾病也有辅助疗效。目前，主要有片剂、胶囊、软胶囊、注射剂等多种剂型。辅酶Q10的一个显著特点是无毒性、无致畸作用和无明显副作用，临床实用十分安全，每天服用200mg（6~12个月）或每天100mg（6年），未见报道有严重的副作用。

化妆品行业辅酶Q10作为一种天然抗氧化剂，在保健美容等方面较多地应用于化妆品中。由于辅酶Q10可用于清除氧自由基，延缓皮肤衰老，具有抗衰老功效，而受到许多化妆品厂家的重视。辅酶Q10能有效地深入皮肤，激发细胞活性，改善肤质，细腻肌肤；具有促进皮肤新陈代谢、加速血液循环、修复皮肤皱纹、减少色素沉着、恢复皮肤弹性等方面的功效，有利于皮肤抗衰老、除皱、美白和滋润；对人体安全、无刺激，能根据化妆品不同功能的需要，调配成各种乳液和膏霜等。

结语

辅酶Q10作为人体最重要的辅酶之一，正广泛应用于医疗保健行业中。由于辅酶Q10具有易溶于脂而难溶于水的物

理性质，因此，在药物和化妆品方面有广泛的应用，但很难添加应用在各种食品和饮料中。辅酶Q10利用的关键是其生物利用度，如何提高辅酶Q10的生物利用度是当前研究领域的焦点。使用固体分散体技术、环糊精包合技术、乳化技术、自微乳化技术及脂质体技术均能不同程度地改善辅酶Q10的水溶性和增强贮存过程中辅酶Q10的稳定性，可提高其生物利用度，丰富辅酶Q10的用途。随着人们对辅酶Q10的不断研究和深度开发，它必将更好地为人类所用。

参考文献

[1] 赵美法.重要的原料药———辅酶Q10［J］.精细与专用化学品，2001，9（22）：6-8