提高微生物发酵辅酶Q10产量的研究进展[1]

提高微生物发酵辅酶Q10产量的研究进展[1]

提高微生物发酵辅酶+(#产量的研究进展

张!千，武!标

（辽宁大学生命科学系，辽宁沈阳!((##’$）

摘!要：辅酶+(#具有很高的保健和临床应用价值，开发潜力巨大。主要从菌种筛选、发酵条件优化以及提取方法改进三方面介绍了如何提高微生物发酵辅酶+(#产量的一些研究进展。关键词：辅酶+(#；菌种筛选；发酵条件；提取方法中图分类号：

+&&"，,+-$-.*文献标识码：

/!!辅酶+(#（12345673+(#简称12+(#）又称泛醌，化学名为"，

’%二甲氧基%&%甲基%$%癸异物烯基苯醌。由18943:;.等人首先描述并命名，是一类存在于动物肝脏、肾脏、植物细胞及除革兰氏阳性细菌和蓝细菌以外的微生物中的脂溶性醌类化合物。由于12+(#是细胞自身合成的天然抗氧化剂和细胞代谢的激活剂，能保护脂蛋白、<=>分子等免受有自由基诱导的氧化作用的侵害，所以在食品、化妆品、制药等行业上常被作为抗氧化剂

［(］

。

表(!12+(#产生菌及其产量

,9?@3(!,A3B82CDEFG242HE2345673+(#94CIF89G4I12+(#产生菌12+(#含量（!72@JK）干细胞

荚膜红细菌

!"#$%&’($)’&

&L’浑球红细菌

!"&%*$+,-./+&&L’沼泽红假单胞菌!%"%$(’&),.&-L&深红红螺菌!%",’0,’1

$L’铜绿假单胞菌2&+’/-13$&$+,’4.3-&$#L$0掷孢酵母5%-,-0-(-16#+&,-&+’&#L&(新生隐球菌

7,6%)-#-’’&3+-8-,1$3&

#L"0

!!12+(#的生产方法有三种：动植物组织提取法、化学合成法和微生物发酵法。动植物组织提取法来源有限，原料价格高，12+(#含量低，规模化生产受到限制；化学合成法合成条件苛刻，步骤多，工艺复杂，产物生物活性差，副产物多等，不适合现代化工业生产；利用微生物发酵法生产12+(#，具有原料来源丰富，成本低，反应条件温和，易控制，产物生物活性好等优点，可实现工业化生产，是最具发展潜力的生产方法。本文着重从菌种筛选、发酵条件优化以及提取方法改进三方面介绍了提高微生物发酵辅酶+(#产量的研究进展。

(!菌种的筛选与遗传改造

自然界里许多微生物菌体中12+(#含量较高，但其发酵产物为12+(#多种同系物的混合产物，造成12+(#提纯成本较高，因此在12+(#发酵生产中，生产菌株的选择是首要的。"#世纪0#、*#年代，人们广泛寻找12+(#产生

菌，发现了许多高产菌株［"（］

见表(）。

从表(可以看出，光合细菌菌体中12+(#的含量普遍较

!!

收稿日期：

"##$%#&%’#作者简介：张千（()*"），男，硕士研究生，主要从事微生物发酵研究。

文章编号：

(##*%)$’"（"##0）#(%##$0%#’高，因此是产12+(#菌种的理想选择之一。但野生型菌株产12+(#能力不能满足生产需要，这就需要利用常规诱变及基

因工程技术对其进行遗传改造。MDC436［’］

于()0$年在关于12+(#的国际会议上，提出了12+(#的微生物合成途径，主要

分为芳香环合成及异戊二烯基侧链的生物合成路线

（图(，图"），根据这两种生物合成途径再结合细菌的代谢调节机制，我们就可以有目的的对产12+(#菌株进行筛选

。

提高微生物发酵辅酶Q10产量的研究进展[1]

等

［!］

对!"#$%&’()*+’#"#$%&&’进行诱变筛选，获得的一

()*&+含量比野生株提高&,-.,/。株绿色突变株，

&.01代谢拮抗物抗性突变株的筛选1解除抑制物对()*&+合成或其相关合成代谢的抑制作用可增加()*&+的含量，如不分解利用()*&+的突变株，使()*&+积累成抗结构类似物突变株

［2］

［!］

。#)34567等通过筛选抗()*&+合成

的前体物，抑制物及其结构类似物的土壤杆菌属突变株，获得的,-().&/0’(*12012’3&/*’4#突变株89$!!，其产()*&+的能力比野生株提高,:/

。

提高微生物发酵辅酶Q10产量的研究进展[1]

V,68#R&e,8.第#R卷第.期生物学杂志

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面，在考虑营养的需求外，也要考虑其代谢后对培养体系!"值缓冲体系的贡献，从而保证整个发酵过程中!"值能够处于较为适宜的状态。

#$%$#&温度&微生物的生长和产物的合成均需在其各自适合的温度下进行，而且温度是保证酶活性的重要条件，故在发酵过程中必须保证最适宜的环境。一般，发酵温度升高，酶反应速率增大，生长代谢加快，生产期提前，但酶本身易因过热而失去活性，影响最终产量。对黄色隐球酵#’(%)*下的菌生长量最优，但+,-.)的产母的研究发现，

量高峰在#/(#’*，因此，将温度设定为#’(#0*，酵母生长良好，辅酶产量也较高

［.1］

。

#$%$%&通气&通气对+,-.)产量的影响因生产菌株的不同而异，一种是能促进+,-.)的发酵生产，另一种是抑制作用。在多数情况下，好氧发酵是多种微生物进行+,-.)发酵生产的基本特征。234334564

［./］

等研究了氧气供应形

式及强度对链霉菌属代谢产生醌类物质的研究，结果发现，在一定供氧范围内，其产物醌类含量随通气强度及搅拌转速的增加而增加。

影响+,-.)产量的培养因素还有接种量、搅拌转速、光照、培养时间等，通过实验研究，对其进行优化，从而制定出一套培养条件适合的方案，提高+,-.)的产量。

%&提取方法的优化

由于+,-.)为细胞内物质，主要存在于细胞内线粒体内膜上，其提取效果的好坏直接影响到产品的纯度和得率，目前提取+,-.)的方法有不经皂化的提取法和皂化提取法。采用不经皂化的提取法提取+,-.)的量较少，但不会破坏+,-.)；皂化提取法是经典提取脂溶性物质的方法，方法虽简单，但成本较高

［.7］

。最近提出的碱皂化提取

法可以完全省去焦性没食子酸、乙醇溶剂的消耗费用，而采用酸破碎细胞直接皂化，使+,-.)的生产成本大幅度下降。邱卫华等

［.’］

人采用碱皂化法从粟酒裂殖酵母中提取

+,-.)，优化后+,-.)产量比之前提高%%879。

参考文献：

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