CN113912480A - 一种辅酶q10的提取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种辅酶Q10的提取方法，包括以下步骤：对辅酶Q10的菌丝体进行提取得到提取液，提取时中加入氢氧化钠；将提取液进行浓缩，浓缩后加入片碱水搅拌后出料；将得到的物料进行多次离心后得到辅酶Q10粗品。本发明在辅酶Q10的提取过程中加入氢氧化钠，使氢氧化钠和菌丝体中的脂类进行水解，生成羧酸盐和醇，使得辅酶Q10后续的纯化更加容易；在提取液浓缩后加入片碱水，片碱水呈高聚合物电解质的特性能够将浓缩液中的脂类进行水解同时与浓缩液中的少量水反应产生热量加快浓缩速率；提取剂中的极性溶剂丙酮可以多次回收后套用，节约了生产成本，使得该工艺能够适用于大规模生产。
Description
技术领域
本发明属于生物技术领域，特别涉及一种辅酶Q10的提取方法。
背景技术
辅酶Q10是一种脂溶性抗氧化剂，是存在于自然界中的脂溶性醌类化合物，其结构与维生素K、维生素E与质体醌相似。在人类身体细胞内参与能量制造及活化，是预防动脉硬化形成最有效的抗氧化成份，能激活人体细胞和细胞能量的营养，具有提高人体免疫力、增强抗氧化、延缓衰老和增强人体活力等功能，医学上广泛用于心血管系统疾病，国内外广泛将其用于营养保健品及食品添加剂。
最初日本实现了从烟叶中提取茄尼醇为原料合成生产辅酶Q10，至使辅酶Q10成本大幅度下降，这对于辅酶Q10的应用、普及和推广起到了重要的推动作用。另外半化学合成辅酶Q10技术上也比较成熟，已实现了工业化，产品成本低，价格适中，但是使用半化学合成法生产的产品虽然在价格上有优势，但在使用上比用生物提取法生产的产品有较大的差距。生物提取法生产的是天然的、有机的产品，易于被人体吸收转化，而化学合成法生产的是人工化学合成的有机产品，生物活性极差，不易被人体吸收，难以充分发挥辅酶Q10的药理作用。近年来部分国家实现了微生物发酵法生产辅酶Q10，这种全新的生物工程方法，既综合了生物提取工艺和化学合成工艺两种方法的优点，又克服了它们的缺点，但在生物提取工艺中依然存在难题。
由于辅酶Q10是脂溶性物质，水溶性差，所以目前的大部分提取工艺以非极性溶剂提取为主，例如石油醚，正己烷；在提取出辅酶Q10的同时，其他脂溶性杂质也会一并提取出，包括细菌色素、非极性脂类、中性脂类、极性脂类以及醌类同系物；同时，随辅酶Q10一并提取出的这些脂溶性杂质的含量会随着提取溶剂极性的增大而增多，有时杂质的含量要远大于提取出的辅酶Q10的含量，这给后续的溶解以及纯化过程带来了困难。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种辅酶Q10的提取方法，所述方法包括以下步骤：
对辅酶Q10的菌丝体进行提取得到提取液，提取时中加入氢氧化钠；
将提取液进行浓缩，浓缩后加入片碱水搅拌后出料；
将得到的物料进行多次离心后烘干得到辅酶Q10粗品。
所述提取液按照以下方法获得：
将称取好的菌丝体和氢氧化钠加入提取罐中，再加入极性溶剂；
待物料都加入提取罐后开启搅拌，搅拌的同时进行夹层蒸汽升温，蒸汽压力为0.1～0.2Mpa；
升温至60～70℃后关闭搅拌，保温10～20分钟后进行压料；
压料压力达到0.05～0.1Mpa时停止通入夹层蒸汽，将提取液过滤后压入浓缩罐。
进一步地，压料时进行分次压料，当提取罐罐压降至0.05MPa时，再加热5-8分钟，继续压料；
当提取罐罐压快速降至0.01～0.02MPa时，停止提取。
进一步地，每次提取结束时取样检测提取渣是否提取干净；
若提取干净则停止提取；
若未提取干净则加入极性溶剂进行重复提取，直至提取干净。
对提取液进行浓缩包括以下步骤：
待提取液进入浓缩罐后，开启浓缩罐夹套进气阀升温，压力保持0.1～ 0.2MPa，温度保持在60～70℃；
当浓缩罐中物料浓度增加后，温度上升到82～85℃时进行极性溶剂的回收；
极性溶剂回收结束后再向浓缩罐中加入片碱水搅拌10-15分钟后出料。
进一步地，所述菌丝体选自红红螺菌、荚膜红细菌、红极毛杆菌、脱氮极毛杆菌和甲烷微环菌的菌丝体中的一种；所述菌丝体中的水分≤50％。
进一步地，所述菌丝体和氢氧化钠的质量比为24～32:1，所述极性溶剂与菌丝体的体积质量比以L/kg表示为9～11：1。
进一步地，所述提取若进行多次时，每次提取时加入的极性溶剂依次减少。
进一步地，所述极性溶剂优选为丙酮。
进一步地，所述丙酮气相检测纯度≥98.5，水分含量≤0.60％。
本发明在辅酶Q10的提取过程中加入氢氧化钠，氢氧化钠和菌丝体中的脂类进行水解，生成羧酸盐和醇，使得辅酶Q10后续的纯化更加容易；
本发明在提取液浓缩后加入片碱水，片碱水呈高聚合物电解质的特性能够将浓缩液中的脂类进行水解同时与浓缩液中的少量水反应产生热量加快浓缩速率；
本发明中的提取剂中的极性溶剂丙酮可以多次回收后套用，节约了生产成本，使得该工艺能够适用于大规模生产。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例提取过程的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下述实施例中所使用的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所用的试剂和原料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
本发明提供了一种辅酶Q10的提取方法，所用的霉菌菌丝体包括深红红螺菌、荚膜红细菌、红极毛杆菌、脱氮极毛杆菌和甲烷微环菌等发酵细菌。所选用霉菌菌丝体中的水分应≤50％，所选用的氢氧化钠中氢氧化钠含量≥96.0％，碳酸钠含量≤2.5％，丙酮选用气相检测纯度≥98.5％且其中水分小于≤0.60％。此提取方法中，对菌丝体进行多次提取，整个提取过程中丙酮可以多次套用，降低了生产成本，且丙酮属于弱极性溶剂，可以减少提取液中脂溶性杂质的含量，同时在提取过程中加入碱性氢氧化物，碱性氢氧化物和菌丝体中的脂类进行水解，生成羧酸盐和醇进一步加快了提取也能为后续的纯化过程提供便利。
本发明的提取方法具体包括以下步骤：
一次提取：
将称取好的菌丝体和氢氧化物加入提取罐中，再加入极性溶剂；其中，投入的菌丝体和氢氧化钠的质量比约为24～32:1，极性溶剂(丙酮、乙醇) 的加入量一般是1kg菌丝体约加入10L极性溶剂(即极性溶剂与菌丝体的体积质量比以L/kg表示约为9～11：1)；第一次提取时极性溶剂的加入量最多为11：1，后续重复提取时再慢慢递减；加料前关闭通向浓缩罐的压料阀；
将物料都加入提取罐后，开启搅拌，同时进行夹层蒸汽升温，蒸汽压力为0.1～0.2Mpa，升温至60～70℃；升温时应打开排空阀，将冷空气从冷凝器排出，尽量排尽提取罐罐内空气；
升温至60～70℃后关闭搅拌，保温10～20分钟后进行压料；压料压力为 0.05～0.1Mpa，停止通入夹层蒸汽，打开压料阀及过滤器阀门，将提取液过滤后压入浓缩罐；当提取罐罐压降至0.05MPa时，再加热5-8分钟，继续压料；当提取罐罐压快速降至0.01～0.02MPa时，关闭过滤器阀门，第一次提取结束。在将提取液压入浓缩罐之前，关闭浓缩罐底阀，打开浓缩罐回流阀，开冷凝器冷凝水，打开进料阀。
需要注意的是，在第一次提取结束后，待提取罐中的压力为零时，向提取罐中加入极性溶剂进行后续几次提取(此后加入的极性溶剂较第一次可降低加入量)，按照第一次提取步骤重复操作，每一次提取结束后取少量提取渣检测提取渣是否提取干净，若提取干净则停止提取，进行极性溶剂的回收，若未提取干净则进行下一次提取，直至提取干净。
极性溶剂的回收：待菌丝体进行多次提取结束后，对菌丝体中的极性溶剂进行回收。开冷却器冷却，同时开启搅拌并开启夹层蒸汽进行升温，当温度升到110℃时，保温，使极性溶剂基本蒸完，进行回收。
浓缩结晶：
在提取液进入浓缩罐后，将浓缩罐进行升温，对提取液进行浓缩，压力保持0.1～0.2MPa，浓缩温度在一般在60℃～70℃，可根据提取液的多少对温度进行调整；
浓缩后物料浓度增加，水分增大，当温度上升到82～85℃时，进行丙酮的回收，当丙酮基本回收完毕后，加入水再升温回收丙酮，直到丙酮回收完毕，打开浓缩罐罐盖加入片碱水搅拌10～15分钟结晶后出料。出料时要趁热出料，有利于除去粗品中的油质。
离心：
将结晶后的物料放入离心机中进行多次离心，得到辅酶Q10晶体；离心机中物料保持平衡状态，可分多次进行加速离心；将离心出的母液收集后抽入浓缩罐内，夹套进汽，压力保持0.1～0.2MPa，浓缩至糊状。再降温至 25～35℃，离心，得回收粗品，可用于下一批套用。
烘干：
烘干物料中的溶剂，用热水洗涤、蒸汽除油，加入热水的方向应和转动方向一致；
烘干漂洗之后，如色泽不达标，可用丙酮漂洗至类白。待离心机完全停止后，用瓢将产品舀出放入专用盛放的容器中进行下一步处理。
将烘干后物料进行称量，按照以下公式计算收率
式中，粗品实际得量为烘干后的辅酶Q10粗品的质量，投料量为投入的菌丝体质量。
以下实施例中所使用的部分原料名称，用途和规格说明如表1所示，表中未示出所有实施例的原料配比，此处仅是示例性列出。
以下实施例中所使用的设备和型号如表2所示
实施例1
本发明提出一种辅酶Q10的提取方法，具体包括以下步骤：
投料：将360kg甲烷微环菌菌丝体、11kg氢氧化钠和3900L丙酮加入提取罐内；(本实施例重复提取4次，每次丙酮的加入量分别为3900L、3600L、 3600L、3300L)
搅拌：将提取罐中的甲烷微环菌菌丝体、氢氧化钠和丙酮进行搅拌，同时开启蒸汽升温，蒸汽压力为0.1Mpa，升温至60℃左右；
压料：升温至60℃左右后停止搅拌，保温10分钟后进行压料，当压料压力达到0.05Mpa，停止通入夹层蒸汽，将提取液过滤后压入浓缩罐；
浓缩：对浓缩罐中的提取液进行浓缩，压力保持0.1MPa左右，浓缩温度在60℃左右，后期浓缩罐中提取液浓度增大时，继续升温至82℃进行浓缩，浓缩后出料；
离心：将浓缩后的物料进行三次离心，得到辅酶Q10粗品；
烘干：将粗品进行烘干，烘干后称量计算收率。
实施例2
本发明提出一种辅酶Q10的提取方法，具体包括以下步骤：
投料：将360kg甲烷微环菌菌丝体、13kg氢氧化钠和3800L丙酮加入提取罐内；(本实施例重复提取5次，每次丙酮的加入量分别为3800L、3600L、 3500L、3400L、3200L)
搅拌：将提取罐中的甲烷微环菌菌丝体、氢氧化钠和丙酮进行搅拌，同时开启蒸汽升温，蒸汽压力为0.15Mpa，升温至65℃左右；
压料：升温至65℃左右后停止搅拌，保温12分钟后进行压料，当压料压力达到0.05Mpa，停止通入夹层蒸汽，将提取液过滤后压入浓缩罐；
浓缩：对浓缩罐中的提取液进行浓缩，压力保持0.15MPa左右，浓缩温度在65℃左右，后期浓缩罐中提取液浓度增大时，继续升温至84℃进行浓缩，将提取液浓缩后出料；
离心：将浓缩后的物料进行三次离心，得到辅酶Q10粗品；
烘干：将粗品进行烘干，烘干后称量计算收率。
实施例3
本发明提出一种辅酶Q10的提取方法，具体包括以下步骤：
投料：将360kg脱氮极毛杆菌菌丝体、15kg氢氧化钠和3800L丙酮加入提取罐内；(本实施例重复提取6次，每次丙酮的加入量分别为3800L、3600L、 3500L、3400L、3300L、32500L)
搅拌：将提取罐中的甲烷微环菌菌丝体、氢氧化钠和丙酮进行搅拌，同时开启蒸汽升温，蒸汽压力为0.2Mpa左右，升温至70℃左右；
压料：升温至70℃左右后停止搅拌，保温15分钟后进行压料，当压料压力达到0.05Mpa，停止通入夹层蒸汽，将提取液过滤后压入浓缩罐；
浓缩：对浓缩罐中的提取液进行浓缩，压力保持0.2MPa左右，浓缩温度在70℃左右，后期浓缩罐中提取液浓度增大时，继续升温至85℃进行浓缩，将提取液浓缩后出料；
离心：将浓缩后的物料进行三次离心，得到辅酶Q10粗品；
烘干：将辅酶Q10粗品进行烘干，烘干后称量计算收率。
对比例
按照实施例1同样实验条件不加入氢氧化钠进行辅酶Q10的提取，将得到的辅酶Q10粗品进行烘干称量。
对上述实施例1-3以及对比例中的辅酶Q10粗品进行外表观察、溶解试验和收率计算，具体结果如表3所示。
溶解度测试条件：
分别取上述实施例1-3以及对比例中的辅酶Q10粗品各500mg，用50mL 无水乙醇置于40℃水浴中加热溶解2min，观察溶解状态。
从表3可知，本发明实施例中得到辅酶Q10粗品收率均达到97％以上，且外表形态和溶解度较对比例中都更好，为后续的纯化过程带来便利。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种辅酶Q10的提取方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
对辅酶Q10的菌丝体进行提取得到提取液，提取时加入氢氧化钠；
将提取液进行浓缩，浓缩后加入片碱水搅拌后出料；
将得到的物料进行多次离心后烘干得到辅酶Q10粗品。
2.根据权利要求1所述的辅酶Q10的提取方法，其特征在于，
所述提取液按照以下方法获得：
将称取好的菌丝体和氢氧化钠加入提取罐中，再加入极性溶剂；
待物料都加入提取罐后开启搅拌，搅拌的同时进行夹层蒸汽升温，蒸汽压力为0.1～0.2Mpa；
升温至60～70℃后关闭搅拌，保温10～20分钟后进行压料；
压料压力达到0.05～0.1Mpa时停止通入夹层蒸汽，将提取液过滤后压入浓缩罐。
3.根据权利要求2所述的辅酶Q10的提取方法，其特征在于，
压料时进行分次压料，当提取罐罐压降至0.05MPa时，再加热5-8分钟，继续压料；
当提取罐罐压快速降至0.01～0.02MPa时，停止提取。
4.根据权利要求1-3任一项所述的辅酶Q10的提取方法，其特征在于，
每次提取结束时取样检测提取渣是否提取干净；
若提取干净则停止提取；
若未提取干净则加入极性溶剂进行重复提取，直至提取干净。
5.根据权利要求1所述的辅酶Q10的提取方法，其特征在于，
对提取液进行浓缩包括以下步骤：
待提取液进入浓缩罐后，开启浓缩罐夹套进气阀升温，压力保持0.1～0.2MPa，温度保持在60～70℃；
当浓缩罐中物料浓度增加后，温度上升到82～85℃时进行极性溶剂的回收；
极性溶剂回收结束后再向浓缩罐中加入片碱水搅拌10-15分钟后出料。
6.根据权利要求1或2所述的辅酶Q10的提取方法，其特征在于，
所述菌丝体选自红红螺菌、荚膜红细菌、红极毛杆菌、脱氮极毛杆菌和甲烷微环菌的菌丝体中的一种；所述菌丝体中的水分≤50％。
7.根据权利要求2所述的提取方法，其特征在于，
所述菌丝体和氢氧化钠的质量比为24～32:1，所述极性溶剂与菌丝体的体积质量比以L/kg表示为9～11：1。
8.根据权利要求1或2所述的辅酶Q10的提取方法，其特征在于，
所述提取若进行多次时，每次提取时加入的极性溶剂依次减少。
9.根据权利要求2所述的辅酶Q10的提取方法，其特征在于，
所述极性溶剂优选为丙酮。
10.根据权利要求9所述的提取方法，其特征在于，
所述丙酮气相检测纯度≥98.5，水分含量≤0.60％。
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