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辅酶Q10(Coenzyme Q10),又称泛醌(ubiquinone),是呼吸链中一种重要的递氢体,在人体中有着重要的作用。目前,已广泛地应用于心脑血管疾病,高血压,神经系统以及皮肤性疾病的治疗中,并在化妆品,保健品等方面有一定的应用。而茄尼醇通常可以作为CoQ10的重要侧链中间体。本论文进行了高纯度茄尼醇的提取工艺、CoQ10的发酵工艺及其纯化,以及CoQ10发酵促进物研究。
首先以废次烟叶为原料,进行粗品提取、脱蜡、皂化、析晶和重结晶直接制备茄尼醇工艺研究,省去了传统的柱层析工艺,获得纯度为94.35%的高纯度茄尼醇精品。该方法大大缩短了生产周期,有一定的实用价值。
以自行筛选获得的鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas sp. ZJUTE03)为实验对象,考察了摇瓶中发酵过程中葡萄糖和pH的变化对菌体生产CoQ10的影响,确定了较适发酵过程控制工艺条件为:初始葡萄糖浓度10 g/L、发酵30h开始流加0.10%(w/v)的葡萄糖、发酵20 h开始调节pH至6。在此工艺条件下,发酵48 h的CoQ10产量达到1.67 mg/L,显著高于对照组的产量。进一步进行了5L发酵罐的放大培养,发酵54h的CoQ10产量达到2.07 mg/L。
对发酵菌体中提取获得的CoQ10粗品进行了分离纯化的初探。通过硅胶柱层析分离,并将分离后的样品重结晶,晶体经HPLC检测,纯度为17.63%,纯化效果不太理想,因此还需要对CoQ10的纯化工艺做深入研究。
分别将提取获得的茄尼醇粗品及其皂化物和纯度为99%的茄尼醇标品分别添加到发酵液中,考察对Sphingomonas sp. ZJUTE03发酵产CoQ10产量的影响,结果显示茄尼醇粗品对CoQ10发酵的促进效果最好,CoQ10产量达3.11 mg/L。因而,进一步进行茄尼醇粗品的硅胶柱分离,以获取除茄尼醇外不同组分物质,并分别考察这些物质对CoQ10发酵的促进效果。结果发现茄尼醇粗品中部分组分(经硅胶薄板层析,硅胶板上显示茄尼醇斑点以下的物质)可以获得更好的促进效果,CoQ10产量达到11.73 mg/L。对该部分促进物进一步进行硅胶柱分离纯化,以期获得其中主要的有效组分,以HPLC检测判断分离效果,并将获得的主要组分进行GC-MS分析,结果发现其中主要含丁羟甲苯和亚麻酸。