辅酶Q10研究进展

第４１卷第５期　２０１３年３月　广州化工　Ｖ０Ｉ．４ｌ　Ｎｏ．５　Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｍａｒｃｈ．２０１３　辅酶Ｑ。０研究进展　许海燕　（江苏省南通高等师范学校数理系，江苏　南通２２６００６）　Ｈ　Ｃ　摘　要：辅酶Ｑ，。是一种脂溶性抗氧化剂，是人体细胞代谢不可或缺的辅酶，被称为“心脏活力之源”。国内外广泛将其用　于营养保健品、化妆品及食品添加剂中。本文介绍了辅酶Ｑ　。的主要生产和测定方法及其在医学、食品业、化妆品行业等方面的应　—　Ｃ●Ｃ　—　用。　Ｃ　一　Ｈ　关键词：辅酶Ｑｌｎ；生产；测定；应用　中图分类号：０６２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１—９６７７（２０１３）０５—００６４—０３　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｎ　ＣｏＱ　１０　ＸＵ　Ｈａｉ——ｙａｎ　（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｎａｎｔｏｎｇ　Ｈｉｇｈｅｒ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｓｃｈｏｏｌ，Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｎａｎｔｏｎｇ　２２６００６，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＣｏＱ１０　ｗａｓ　ａｎ　ｏｉｌ—ｓｏｌｕｂｌｅ　ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｉｎ　ｍｏｓｔ　ｅｕｋａｒｙｏｔｉｃ　ｃｅｌｌｓ，ｗｈｉｃｈ　ｗａｓ　ａ　ｖｉｔａｌ　ｃｏｅｎｚｙｍｅ　ｉｎ　ｃｅｌｌｕｌａｒ　ｒｅｓｐｉｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ，ａｎｄ　ａｌｓｏ　ｒｅｆｅｒｒｅｄ　ｔｏ　ａｓ　ｔｈｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｒｅｓｏｕｒｃｅ　ｏｆ　ｈｅａｒｔ．ＣｏＱ１ｏ　ｗａｓ　ｗｉｄｅｌｙ　ｕｓｅｄ　ａｓ　ｔｈｅ　ｎｕ—　ｔｒｉｔｉｏｎ　ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｆｏｏｄ，ｈｅａｌｔｈ　ｃａｒｅ　ｐｈａｒｍａｃｙ，ａｎｄ　ｍａｋｅ　ｕｐｓ．Ｔｈｅ　ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ　ｏｆ　ＣｏＱ１ｏ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ，　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｐｈａｒｍａｃｙ，ｆｏｏｄ　ａｎｄ　ｃｏｓｍｅｔｉｃｓ　ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ　ｗｅｒｅ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＣｏＱ　Ｊ０；ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ；ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　辅酶Ｑ。。（Ｃｏｅｎｚｙｍｅ　Ｑ。。，ＣｏＱ　。）是人体中唯一的辅酶Ｑ　类物质，又称泛醌，是一种脂溶性多烯醌类化合物，它在自然　界中分布广泛，主要存在于酵母、植物叶子、种子及动物的　微粒体内占１５％～２０％，细胞质内占５％～１０％。食物中的辅　酶Ｑ　主要在脏器（心脏、肝脏、肾脏）、牛肉、豆油、沙丁鱼　和花生等食物中含量相对较高。摄人５００　ｇ沙丁鱼、１０００　ｇ牛　心、肝和肾的细胞中，是生物细胞呼吸链中的重要递氢体。分　子式：ｃ　。Ｈ　０　；分子量：８６３．３６；化学名称为２，３一二甲氧基　５一甲基一６一癸异戊烯基一苯醌；ＣＡＳ号为３０３—９８—０；其　结构简式如下：　一肉或１２５０　ｇ花生可分别为机体提供约３０　Ｈｌｇ辅酶Ｑ　１９５７年，美国的Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ　Ｃｒａｎｅ首次从牛心脏的线粒体中　分离得到辅酶Ｑ　同年，英国的Ｍｏｒｔｏｎ从缺乏维生素Ａ的老　鼠肝中得到同一种化合物，并定名为辅酶Ｑ　。。辅酶Ｑ，。的发现　被誉为“营养研究的里程碑”。１９５８年，Ｍｅｒｃｋ　Ｉｎｃ．的Ｋａｒｌ　Ｆｏｌｋｅｒｓ确定了其结构并首次用化学方法合成了辅酶Ｑ　１９７７　年，微生物发酵法生产辅酶Ｑ　。在日本实现：　业化。１９７８年，　Ｐｅｔｅｒ　Ｍｉｔｃｈｅｌｌ用化学渗透理论解释了在能量转换系统中辅酶Ｑ　０　（　Ｈ　Ｏ　ＣＨ　（）　Ｏ　起重要的质子转移作用，并获得了诺贝尔奖　辅酶Ｑ　。为黄色或淡黄色、无臭无味的结晶状粉末，易溶　２生产方法　辅酶Ｑ。。的生产方法有以下４种：生物提取法、化学全合　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℃…。　成法、半合成法、发酵法。其中全合成法由于难度较大，至今　报道不多。　张双奇等　研究了从提取细胞色素Ｃ后的牛心残渣中分离　纯化辅酶Ｑ　。的工艺。采用醇碱皂化法，经石油醚萃取、硅胶　柱层析、无水乙醇结晶、重结晶得到辅酶Ｑ　。经标准曲线法　测定在最佳条件下，分离得到的辅酶Ｑ　纯度较高，达９１．２％。　文献报道的化学半合成法，主要集中在以茄尼醇为起始原　料合成辅酶Ｑ　方法主要有两种：长侧链引入法和短侧链延　长法。李全等　以辅酶Ｑ　为原料经还原、溴代、氯甲醚保护　合成了１，４一二甲氧基甲醚基一２，３～二甲氧基一５～溴甲苯，　１　概述　辅酶Ｑ　广泛存在于动植物、微生物等细胞的线粒体内，　是细胞自身合成的天然抗氧化剂和细胞代谢激活剂，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，它能影响某　些酶的三维结构，直接参与这些酶的生化活动，对其生化过程　起着十分重要的作用。人体内总含量为０．５—１．５　ｇ。在细胞内　的分布为：细胞核内占２５％～３０％，线粒体内占４０％～５０％，　作者简介：许海燕（１９７８一），女，讲师，主要从事应用化学研究。　第４１卷第５期　许海燕：辅酶Ｑ　。研究进展　谱柱（４．６　ｍｍ　ｘ　１５０　ｍｍ，５　ｍ），流动相：甲醇一无水乙醇　（２５：７５），流速：１．０　ｍＬ／ｍｉｎ；检测波长：２７５　ｎｍ，柱温：　３５　ｏｃ；进样量：２Ｏ　。测定结果表明，辅酶Ｑ。。与有关物质完　全分离，其浓度在４８．８～７８０．８　ｇ／ｍＬ　内与峰面积线性关系　良好（ｒ＝０．９９９９），最低检测限为０．４　ｎｇ，平均回收率为　９９．６％（ｎ＝９）。该方法的系统适用性良好，回收率及精密度结　果满足分析要求，可用于辅酶Ｑ。。的质量控制。王辛等　用高　效液相色谱法测定保健食品中辅酶Ｑ　并对不同溶剂对辅酶　Ｑ。。提取效果的影响进行了研究。方法如下：样品在４０℃下，　乙酸乙酯超声提取１５　ｍｉｎ，采用Ｓｙｍｍｅｔｒｙ　Ｃ】８　４．６×２５０　ｍｍ柱　再在催化量的碘化亚铜催化下高收率地实现了ｌ，４一二甲氧基　甲醚基一２，３一二甲氧基一５一溴甲苯的格氏试剂与癸异戊二烯　基溴的偶联，然后水解、氧化合成了辅酶Ｑ　首次实现了母　体格氏试剂与侧链偶联合成辅酶Ｑ　杨运泉等　以３，４，５一　三甲氧基甲苯为原料，经引入醛基，双氧水氧化，苄基保护，　与１一苯磺酰基一２一甲基一４一羟基一２一丁烯发生傅一克烷基　化反应，与茄呢基溴偶联，乙醇钠脱砜，最后经氧化合成辅酶　Ｑ　产物经测熔点、ＨＮＭＲ和ＦＴＩＲ分析鉴定结构。金文虎　等　以２，３，４，５一四甲氧基甲苯为原料，经６一溴一２，３，４，５　四甲氧基甲苯的格氏试剂在苯环上引入一个预活化的异戊烯　一单元得到６一（Ｅ一３　一甲基一４　一苯磺酰基一２　一丁烯基）一２，３，　４，５一四甲氧基甲苯，此中间体的侧链再与９个异戊烯单元的　茄尼基溴缩合、脱除砜基和硝酸铈铵（ＣＡＮ）氧化后最终制得　目标产物辅酶Ｑ　文献报道的这些方法中，有的方法副反应　多，工艺复杂，收率较低；有的合成方法中使用的强酸催化剂　对化工设备腐蚀性大，污染较为严重。有的方法过程繁琐，反　应条件苛刻且收率不高。许多科研工作者已历经数十年辛勤钻　研，至今仍未找到高产高效合成方法。相信在不远的将来会有　新的突破！　微生物发酵法是目前生产辅酶Ｑ　。的最佳工艺。具有产物　活性高、原料来源不受限制等诸多优点，是未来发展的主要趋　势，也是当前辅酶Ｑ。。生产方法的研究热点。生产辅酶Ｑ　。的菌　种可通过诱变、基因重组和支路敲除等方法获得。氧化还原电　位控制、ｐＨ控制补料分批发酵、发酵萃取耦合技术等新工艺　逐渐应用于辅酶Ｑ．。生产　Ｊ。李聚海等　以根癌土壤杆菌为出　发菌株，采用发酵法生产辅酶Ｑ　考察了破壁方法、皂化温　度和时间、加碱量、皂化顺序等对辅酶Ｑ　。提取率的影响，试　验得到皂化的最佳条件为：皂化温度６０℃，皂化时间３０　ｍｉｎ，　皂化液与破碎液比例为５：２。与未皂化相比，皂化后的细胞碎　片经固液萃取后得到的辅酶Ｑ　。提取量提高了３９．６５％，并且消　除了杂质对辅酶Ｑ　。测定的影响，该方法可行性强，具有广阔　的发展前景。魏宝东等　选用葡萄汁酵母为出发菌株生产辅酶　Ｑ　通过对培养基优化来提高辅酶Ｑ。。的产量，确定了菌种最　佳培养时间为３６　ｈ，初步确定最佳培养基组成为蔗糖４％，可　溶性淀粉０．２％，酵母菌浸粉４％，蛋白胨１％，ＮａＣ１　０．５％，　ｐＨ７．０时辅酶Ｑ。。产量最大为４８．５４　ｍｇ／Ｌ，其中蔗糖对发酵产　辅酶Ｑ，。影响显著。田宝静等　选择易于培养且产量较高的土　壤农杆菌进行发酵培养，提取其中的辅酶Ｑ　经研究得到适　合该菌种的辅酶Ｑ　。提取工艺，经过体积分数９５％的乙醇提　取，再经过甲醇和石油醚相的萃取，后经正相柱纯化和重结　晶，获得符合中国和日本药典的纯品，经过中试放大，能获得　大于８０％的得率，而且其中用到的甲醇、乙醇和石油醚均可以　回收利用，降低了生产成本，适宜工业化生产。　３测定方法　文献报道测定辅酶Ｑ　。的方法主要为ＨＰＬＣ法。张素娟　等…　采用硅胶吸附ＨＰＬＣ法测定软胶囊中辅酶Ｑ．。的含量。色　谱柱采用Ｔｉａｎｈｅ　Ｋｒｏｍａｓｉｌ　Ｓｉｌｉｃａ色谱柱（２５０　ｍｍ×４．６　ｍｍ，　５　ｍ），流动相为正己烷一正丁醇（９９．２：０．８），柱温为３５　ｃｃ。　辅酶Ｑ　ｏ进样量１．３２０～６．０３２　ｇ与峰面积的线性关系良好　（ｒ＝０．９９９３），分析方法精密度的ＲＳＤ＝０．４２％，辅酶Ｑ　的最　低检出限为ｏ．５７　ｔｘｇ（Ｓ／Ｎ＝３）。所建方法简便、灵敏、准确，　能明显改善大豆油峰与Ｑ　。峰的分离情况，线性关系良好。郭　菊玲等　采用ＲＰ—ＨＰＬＣ测定辅酶Ｑ　。含量。方法如下，ｃ。　色　分离；流动相为甲醇＋乙醇（３０＋７０），样品盘和色谱柱温度均　为３５℃，流速为１．５　ｍＬ／ｍｉｎ，检测波长２７５　ｎｍ。结果表明：　在１０～６００　ｍＬ范围内，峰面积与质量浓度成良好的线性关　系（ｒ２：０．９９９），ＲＳＤ为０．６％，最低检出限０．８　ｎｇ。样品中　辅酶Ｑ。。的提取率＞９６％，ＲＳＤ为２．８３％。该方法快速、准确，　提取效率高，适用于保健食品中辅酶Ｑ．。含量的测定。　４　主要应用　彭亮等　探讨了辅酶Ｑ．。对人体的抗氧化作用。将１２０例　符合要求的健康志愿者按血清丙二醛含量随机分为样品组和对　照组，样品组连续服用受试物１２０　ｄ，测定两组人群血清中丙　二醛（ＭＤＡ）含量及超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）和谷胱甘肽过氧　化物酶（ＧＳＨ—Ｐｘ）活性和安全性指标。研究结果显示，辅酶　Ｑ　。能有效降低人体内过氧化脂质ＭＤＡ的含量，并提高两种主　要的抗氧化酶ＳＯＤ和ＧＳＨＰｘ的活性，说明辅酶Ｑ　。对人体具有　抗氧化作用。　医学上，目前辅酶Ｑ．。的主要应用领域是心血管病临床方　面。专家认为，辅酶Ｑ．。属内源性生物动力学的氧化还原化合　物，不属于对心功能有药理作用的药物，辅酶Ｑ，。在心血管病　临床上的疗效主要是改善了心肌能量产生、具有抗氧化活性和　使生物膜稳定的特性。大部分情况下，辅酶Ｑ。。以辅助药物的　作用出现。近期的研究表明，辅酶Ｑ　。在治疗坏血病、糖尿病、　原发性醛固酮增多症、进行性肌萎缩、十二指肠溃疡和胃溃　疡、坏死性牙周炎、病毒性肝炎、糖尿病性神经炎等有疗效；　对圆形脱发症、肺气肿、听觉障碍有一定疗效。近来还发现辅　酶Ｑ　。对艾滋病也有辅助疗效，已开始二期临床实验¨　。　食品、保健品行业，美国ＦＤＡ在２００３年发出批文，正式　将辅酶Ｑ　。作为食品添加剂应用到饮料、糖果、糕点、乳酪、　酸奶等食品生产中。辅酶Ｑ　能大幅度改善人体细胞的用氧功　能、提高人体免疫力、增强抗氧化性等功效。由于其使用的安　全性已经得到普遍认可，辅酶Ｑ　的用途也逐渐广泛，其产品　类别也越来越多，可制成粉剂、胶曩或ＶＩ服液等　。　化妆品行业，由于辅酶Ｑ　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Ｑ　。能有效地深入皮肤，激发细胞活性，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　。　目前，辅酶Ｑ　。的消费主要集中在美国、日本、西欧以及　澳大利亚。作为一种天然抗氧化剂，辅酶Ｑ。。安全无毒，它的　保健功能已经被多年来的研究和应用所证实。在医药领域、保　健品和食品行业有广阔的发展前景。　（下转第１２１页）　¨　第４１卷第５期　刘晓林等：基于萘环结构Ｓａｌｅｎ—Ｆｅ（Ｉｌ１）配合物与ＤＮＡ作用研究　１２ｌ　Ｓａｌｅｎ—Ｆｅ配合物进行了结构表征。运用吸收光谱法、粘度法等　实验研究了配合物与ＤＮＡ的相互作用。实验结果指出这些配　合物与ＤＮＡ作用的结合常数数量级为１０　，说明它们以插入模　式结合　，苯环中的取代基对插入也有影响。　参考文献　Ｄｅｒｖａｎ　Ｐ　Ｂ，Ｅｄｅｌｓｏｎ　Ｂ　Ｓ．Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＤＮＡ　ｍｉｎｏｒ　ｇｒｏｏｖｅ　ｂｙｐｙｒ—　ｒｏｌｅ—ｉｍｉｄａｚｏｌｅ　ｐｏｌｙａｍｉｄｅｓ［Ｊ］．Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｏｐｉｎｉｏｎ　ｉｎ　ＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＢｉｏｌｏ－　ｇｙ２００３，１３（３）．２８４—２９９．　巢晖，高峰，计亮年．钌（Ⅱ）多吡啶配合物与ＤＮＡ相互作用研究　图４配合物对ＤＮＡ粘度的影响　Ｆｉｇ．４　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ａｍｏｕｎｔｓ　ｏｆ　ｃｏｍｐｌｅｘｅ　１　ｏｒ　ｃｏｍｐｌｅｘｅ　２　ｏｎ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｖｉｓｃｏｓｉｔｉｅｓ　ｏｆ　ＣＴ—ＤＮＡ　［Ｊ］．化学进展，２００７，１９（１２）：１８４４～１８５１．　卢继新，项振玲，赵龙，等．多柔比星稀土金属离子配合物与ＤＮＡ　相互作用的研究［Ｊ］．分析科学学报，２０１２，２８（３）：３８１—３８４．　何贤玲．２一羟基萘醛类ｓｃｈｉｆ碱及其过渡金属配合物的合成、表征　及抑菌活性研究［Ｄ］．西安：西北大学，２００８．　王俊伟，任建国，周保娟，等．２，２，＿联吡啶Ｉｎ（Ⅲ）配合物与ＤＮＡ　作用的电化学研究［Ｊ］．电化学，２００８，１４（１）：７１—７５．　吴红星，李风华，林海，等．二胺桥联邻菲罗啉衍生物的合成及其与　ＤＮＡ相互作用研究［Ｊ］无机化学学报，２００５，２１（１）：ｌ１７—１２２．　ａｔ　２８．０（±０．１）℃，ＣＤＮＡ＝９．１４×１０一　ｍｏｌ・Ｌ～　４　结论　通过质谱、元素分析、红外、ＩＣＰ对桥接集团为萘环的　（上接第６５页）　参考文献　国家药典委员会，中华人民共和国药典（二部）［Ｍ］．北京：化学工　业出版社，２００５：６８９．　Ｌｉｔｔａｒｒｕ　Ｇ　Ｐ．Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ　ａｎｄ　ｃｌｉｎｉｃａｌ　ａｓｐｅｃｔｓ　ｏｆ　ｃｏｅｎｚｙｍｅ　Ｑ［Ｊ］．Ｃｌｉｎ　Ｉｎｖｅｓｔｉｇ，１９９３，７ｌ（８）：５８７—５８８．　［９］　魏宝东，崔玉灿，马明慧．葡萄汁酵母菌发酵产辅酶Ｑ。。培养基优化　的研究［Ｊ］．中国酿造，２００９（２）：６５—６７．　［１Ｏ］田宝静，李剑，聂立影，等．土壤杆菌中辅酶Ｑ　０的提取工艺［Ｊ］．食　品与生物技术学报，２００９，２８（６）：８５８—８６１．　［１１］张素娟，付春梅，刘三康，等．ＨＰＬＣ测定辅酶Ｑ　。软胶囊中的主药并　检查有关物质［Ｊ］．华西药学杂志，２００８，２３（３）：３４４—３４５．　［１２］郭菊玲，白文莉，张树云，等．ＲＰ—ＨＰＬＣ测定辅酶Ｑ】０含量及有关　物质的方法学研究［Ｊ］．海峡药学，２００８，２０（１　１）：４２—４４．　［１３］王辛，乔海鸥，敏杰．保健食品中辅酶Ｑ，。含量的测定及其提取条件　的研究［Ｊ］．中国卫生检验杂志．２００８，１８（７）：１３２１—１３２３．　［１４］彭亮，赵鹏，李彬，等．辅酶Ｑ。。的人体抗氧化作用研究［Ｊ］．实用预　防医学，２０１１（１８）：８．　张双奇，昝林森，田万强等．牛心肌中辅酶Ｑ　的提取及测定［Ｊ］．中　国农学通报，２００７，２３（４）：１６—１７．　李全，古昆，程晓红．一种合成辅酶Ｑ．。的改进法［Ｊ］．云南大学学　报：自然科学版，２００７，２９（３）：２９７—２９９．　杨运泉，王威燕，童刚生，等．半化学法合成辅酶Ｑ．。［Ｊ］．湘潭大学　自然科学学报，２００８，３０（３）：９４—９７．　金文虎，金晶，冀亚飞．辅酶Ｑｌ０的合成［Ｊ］．有机化学，２００８，２８　（１２）：１６０５—１６０８．　李家洲，张冬青，肖玉平，等．辅酶Ｑ　０生物合成与生产研究进展　［１５］张继忠，迟莉丽，沈亚领．辅酶Ｑ　。的生产及在医学领域中的应用　［Ｊ］．上海应用技术学院学报，２００４，４（４）：３０１—３０５．　［１６］马菊，石宁．食品中应用辅酶Ｑ１０的研究进展［Ｊ］．食品科技，２００９，　３４（２）：１８—２１．　［Ｊ］．生物技术通报，２０１１（１Ｏ）：３７—４２．　李聚海，岳田利，袁亚宏．皂化法提取胞内辅酶Ｑ。。的研究［Ｊ］．农产　品加工・学刊，２ｏｏ７（３）：１４一ｌ７．　［１７］陶志杰，王改玲，李妍．辅酶Ｑｌ０的制备及应用新进展［Ｊ］．畜牧与饲　料科学，２０１０，３１（９）：９—１０．