为工业发酵生产辅酶Q10新工艺击掌叫好!
——记内蒙古金达威药业有限公司借助国内自主创新科技成果成功走出的产业化之路
杨顺楷 四川 成都
当前,在国内外蓬勃发展的健康产业保健品市场上,辅酶Q10广泛应用于药品,保健品,营养强化剂,功能食品,饮料,化妆品等多个领域,很是吸引人们眼球。值此我国以发酵法新工艺达量产之际,昔日以高档生化药品仅能在“有限范围有限人群”使用的辅酶Q10,如今终于可以进入寻常百姓家了。
辅酶Q10是什麽?
它是一种存在于高等动植物及微生物细胞中亚细胞结构线粒体呼吸链电子传递的辅酶,而辅酶是作为酶蛋白具有催化活性所需要的一种非蛋白质成分存在的有机小分子;生物酶中这种称为辅因子的部分可能是金属离子(激活剂)或是有机小分子(辅酶)。此处辅酶Q,又称泛醌,即是指在2,3-二甲氧基-5-甲基苯醌的母核上带有一类异戊二烯单体聚合成为的亲脂性侧链,其聚合度 n=6,通常为原核生物辅酶Q6;n=10 者为真核生物辅酶Q10。
1957年美英两国科学家发现这种物质,研究其在与细胞能源关系方面的贡献而获得诺贝尔奖。特别是被称为辅酶Q10研究之父的美国卡鲁福鲁卡斯博士,当时他提出辅酶Q10对心脏机能起着重要作用,坚持服用Q10 达40年,直到91岁去世为止;他成为当时现役教授中一直保持精力充沛从事科研活动人士。辅酶 Q10在体内主要有两个作用,一是在营养物质在线粒体内转化为能量的过程中起重要的作用,二是有明显的抗脂质过氧化作用。
早期曾采用从植物细胞和动物脏器分离提取该物质;其后至今国内外一直仍在发展的化学法合成辅酶Q10。有关微生物法研制辅酶Q,早在70年代初期专利文献就报道了利用热带假丝酵母在利用正烷烃生长,以烃基苯甲酸作为前体物时,可形成泛醌,表明有医学上的用途。当时在细胞中的积累量可达到4.5mg/L,其后相继进行其他碳源利用实验研究,也在其它微生物相关种属积累辅酶Q进行了筛选试验研究,包括红园酵母,隐球酵母,圆酵母,掷孢酵母,以及红极毛杆菌,脱氮极毛杆菌,甲烷微球菌等。
我国研发辅酶Q10始于上世纪70年代,采用从猪心肌提取工艺制备。这种利用动物脏器的生化制药工艺,据载共有10多家生化制药厂年总产量仅有600Kg;同时也研发化学合成工艺,即利用烟草中提取分离的茄尼醇作侧链,经缩合到甲基苯醌母核,完成辅酶Q10的半合成。数十年来该工艺国内外研究较多,但始终因为化学合成法产品是人工化学合成的有机产物,生物活性较差,不易被有机体吸收利用,难以充分发挥如生物法工艺生产的高纯度天然产物产品辅酶Q10同样效能的药理保健作用。故化学法合成产品仍难以同生物法来源的辅酶Q10产品匹敌,仍然如同化学合成Ve同天然产物Ve一样,功效存在显著差别。
近年,国内采用工业微生物学及其生物技术手段开发成功的辅酶Q10发酵新工艺及其产业化上市新产品,当属由国家级专家吴松刚和施巧琴二教授,以及以黄建忠教授领军的福建师范大学工业微生物教育部工程研究中心研发团队和内蒙古金达威药业有限公司合作完成的项目“发酵法生产辅酶Q10新工艺”,鉴定结论为“国际先进水平”。
近期,笔者有幸亲临内蒙古金达威药业有限公司生产基地观摩考察。的确是令人惊叹!工业化生产规模为8x120立方米不锈钢主发酵罐,配套II级相应的种子罐阵列的发酵车间井然有序;设计的后处理工段科学合理。已经达到的技术指标:发酵产率3400mg/L,产品质量=或>99.0%,总收得率90%左右。所使用的工业发酵生产菌种来自于从福州西湖采集天然源样品,合理应用传统和现代的工业微生物育种学知识和娴熟的专业操作程序,定向分离选育获得,定名为球红菌。显然,这一工业生物源头技术具有高效扎实的特点;加之与企业的成果转化体现了无缝对接的优势,工程措施得当,故很快达到量产,结合强有力的国内外市场营销手段,高起点地覆盖挤占了国内外辅酶Q10市场,真正实现了研企结合生物制造辅酶Q10高科技产品的跨越式发展,为我国生物产业高端化添彩争光。难道还不值得我们为之击掌叫好吗?