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辅酶Q10药物的生产技术优化

【摘要】:微生物发酵法是近年兴起的新的辅酶Q10生产方法。辅酶Q存在于大多数好气性生物中,特别是这些生物的线粒体中。不同生物来源的辅酶Q的侧链n值不同,为5~10,在人类及高等动物中仅有辅酶Q10,主要集中在肝、心、肾、肾上腺、脾、横纹肌等。药品辅酶Q10主要由生物材料提取获得。辅酶Q10为黄色或淡橙黄色、无臭、无味结晶性粉末。

一、生产前准备

(一)查找资料,了解辅酶Q10生产的基本知识

自然界存在的辅酶Q(CoQ)也称泛醌,是一些脂溶性苯醌的总称,其结构如图1-7-5所示。

图1-7-5 辅酶Q的化学结构式

根据侧链n值的不同,辅酶Q分为CoQ1、CoQ5、CoQ6、CoQ7、CoQ8、CoQ9、CoQ10等。辅酶Q存在于大多数好气性生物(从细菌动物)中,特别是这些生物的线粒体中。不同生物来源的辅酶Q的侧链n值不同,为5~10,在人类及高等动物中仅有辅酶Q10,主要集中在肝、心、肾、肾上腺、脾、横纹肌等。药品辅酶Q10主要由生物材料提取获得。

辅酶Q10为黄色或淡橙黄色、无臭、无味结晶性粉末。易溶于氯仿、苯、四氯化碳,溶于丙酮乙醚、石油醚,微溶于乙醇,不溶于水和甲醇。遇光易分解成微红色物质,对温度和湿度较稳定,熔点为49℃。易被化学还原剂及相应的酶还原为对应的醌醇。其氧化还原反应伴随明显的光谱变化。在乙醇中辅酶Q10在275 nm波长处有一强吸收带,若在乙烷中则移至272 nm波长处,转成醌醇后则变成在290 nm波长处有一弱吸收带,这为测定辅酶Q10提供了一种灵敏而专一的方法。

微生物发酵法是近年兴起的新的辅酶Q10生产方法。由于微生物细胞易于大规模培养生长,产品完全为天然的全反式构型,生物利用率高。产品中几乎无毒害化学物质残留,易于分离纯化,临床疗效较好,微生物发酵法是最有开发前景的生产方法。

(二)确定生产技术、生产原料和工艺路线

(1)确定生产技术:微生物发酵生产技术。

(2)生产原料:类球红细菌JDW-610突变株。

(3)确定生产工艺路线,如图1-7-6所示。

图1-7-6 辅酶Q10生产工艺流程

二、生产工艺过程

(1)菌种传代:采用斜面传代(培养基为肉汤培养基),于30℃避光培养4 d,长出草绿色圆形菌落,直径为1.4~2.0 mm。

(2)母瓶培养:挑出长势良好的草绿色圆形单菌落,接种于已灭菌的母瓶培养基上,在30℃、300 r/min条件下摇床培养25 h。(培养基配方:葡萄糖10 g,酵母粉6 g,蛋白胨5 g,氯化钠5 g,硫酸铵0.75 g,硫酸镁1 g,磷酸二氢钾0.3 g,硫酸亚铁0.2 g,硫酸锰0.05 g,硝酸铜0.03 g,硫酸锌0.007 g,水1000 mL。pH7.2,灭菌温度121℃,灭菌时间25 min。)

(3)一级种子罐培养:将母瓶培养液接入已灭菌的一级种子罐。控制搅拌转速为200~500 r/min,通气量为0.5~2 L/(L·min),罐温为28~32℃,罐压为0.02~0.05 MPa,培养时间为20~50 h。

(4)二级种子罐培养:当一级种子液菌体形态均匀,菌量丰富,且无菌度合格后,全部移入已灭菌的二级种子罐培养。控制搅拌转速为100~400 r/min,通气流量为0.3~1 L/(L·min),罐温为28~32℃,罐压为0.02~0.05 MPa,培养时间为10~30 h。(一级、二级种子罐培养基配方:葡萄糖3~10 g,酵母粉1~5 g,硫酸铵2~6 g,味精0.5~2 g,玉米浆粉0.3~2 g,硫酸镁1~4 g,磷酸二氢钾0.3~2 g,氯化钠1~4 g,硫酸亚铁0.2~1 g,硫酸锰0.03~0.1 g,硫酸锌0.001~0.01 g,轻质碳酸钙5~10 g,水1000 mL。pH6.5~7.0。)

(5)发酵罐培养:发酵罐接种,控制搅拌转速为90~130 r/min,通气量为0.3~1 L/(L·min),罐温为30~35℃,罐压为0.03~0.06 MPa,培养时间为70~100 h。(发酵基础料的配方:葡萄糖10~20 g,硫酸铵3~10 g,味精2~8 g,玉米浆粉4~9 g,硫酸镁5~10 g,磷酸二氢钾0.1~0.5 g,氯化钠1~5 g,硫酸亚铁1~3 g,硫酸锰0.1~0.4 g,氯化钴0.005~0.01 g,水1000 mL。pH 6.5~7.0。)发酵罐培养至菌体染色变浅,部分菌丝自溶,效价增长缓慢时放罐。

三、质量检验

(1)避光条件下,精密吸取5 mL发酵培养液,置于50 mL容量瓶中,分别加入6 mol/L盐酸1滴、丙酮10 mL、30%过氧化氢溶液0.5 mL,轻微振荡。再加入30 mL无水乙醇,将容量瓶置于超声器中超声处理30 s,取出,用无水乙醇定容至刻度。再将容量瓶置于超声器中超声提取45 min(水温控制在30~35℃),取出,摇匀。用0.45μm一次性有机过滤头过滤,弃去初滤液,收集续滤液。

(2)精密吸取供试品溶液20 μL,注入高效液相色谱仪,用紫外吸收检测器,于275 nm波长处测定辅酶Q10的吸光度,计算其含量。