Nghiên cứu điều kiện tách chiết và một số đặc tính của Coenzyme Q10 từ chủng Agrobacterium tumerfaciens tái tổ hợp

Với nhiều ứng dụng có lợi như vậy nên nhu cầu về CoQ10 ngày một tăng lên. Để đáp ứng nhu cầu đó đã có nhiều giải pháp được đưa ra như tổng hợp hóa học, bán tổng hợp và công nghệ sinh học. Do CoQ10 có cấu trúc phức tạp nên việc tổng hợp hóa học và bán tổng hợp gặp nhiều khó khăn; do đó xu hướng hiện nay là tập trung nghiên cứu để sản xuất CoQ10 bằng con đường sinh học thông qua lên men vi sinh vật [2,6,8,9]. Trong số những vi sinh vật được nghiên cứu Agrobacterium tumefaciens là một trong những vi khuẩn đang được quan tâm nhiều và có nhiều hứa hẹn có thể sử dụng để sản xuất công nghiệp do chúng có nhiều ưu điểm như có hàm lượng CoQ10 tương đối cao so với các vi sinh vật khác, chỉ tổng hợp CoQ10, môi trường nuôi đơn giản, rẻ tiền, phù hợp sản xuất ở quy mô công nghiệp [8]. Ở vi khuẩn CoQ10 chủ yếu nằm trong lớp màng tế bào, do đó để tách thu hợp chất này việc phá vỡ tế bào là cần thiết. Do đó nhóm nghiên cứu của trường Đại học Bách Khoa Hà Nội và ThS. Lưu Hồng Sơn khoa CNSH – CNTP trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên thực hiện nghiên cứu quy trình tách chiết CoQ10 từ A. tumefaciens hiệu quả và nghiên cứu một số đặc tính của CoQ10 tách chiết được.

Chủng Agrobacterium  tumefaciens DPXS12 tái tổ hợp từ bộ giống của Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội.

Các phương pháp phá vỡ tế bào kết hợp với tách chiết CoQ10 khác nhau đã được sử dụng bao gồm: phương pháp siêu âm và xử lý axit được thực hiện dựa theo quy trình được mô tả bởi Tian và cộng sự [7]. Phương pháp xử lý bằng enzyme được tiến thành theo Zahiri và cộng sự [9]. Phương pháp xử lý bằng ethanol được tiến hành theo Ranadive và cộng sự [5].

CoQ10 được khảo sát độ bền pH ở các giá trị (pH 5,0; 6,0; 7,0; 8,0; 9,0), độ bền nhiệt ở các giá trị (4⁰C, 25⁰C, 37⁰C, 60⁰C), ảnh hưởng bởi ánh sáng ở điều kiện chiếu sáng liên tục, xác định hoạt tính chống oxy hóa của CoQ10 [3].

Kết quả nghiên cứu bốn phương pháp phá vỡ tế bào (siêu âm, xử lý bằng axit HCl, xử lý bằng cồn và xử lý enzyme) kết hợp với các bước tách chiết đã được thực hiện và kết quả cho thấy phương pháp xử lý bằng cồn cho hiệu quả cao nhất. Với phương pháp này, một số điều kiện tách chiết thích hợp được xác định là nhiệt độ 37^oC và thời gian 24 giờ, tỷ lệ cồn/sinh khối là 10:1 (ml/g). Kết quả nghiên cứu đặc tính của CoQ10 thu được cho thấy CoQ10 nhạy cảm với ánh sáng, hàm lượng CoQ10 giảm đi 32 và 56% sau 1 và 2 ngày tương ứng. Hàm lượng CoQ10 không bị giảm trong dải nhiệt độ 4-60^oC sau 96 giờ. CoQ10 bền trong dải pH 6.0 – 9.0. Những kết quả thu được sẽ được áp dụng để tiến hành tách chiết CoQ10 ở quy mô lớn, phục vụ nghiên cứu tạo chế phẩm CoQ10 để sản xuất thử nghiệm thực phẩm chức năng.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Alan R.G. - The Role of Coenzyme Q10 in Clinical Medicine; Alt. Med. 1 (1996) 11-17.
2. Choi J.H., Ryu Y.W., Seo J.H. - Biotechnological production and applications of coenzyme Q10, Appl Microbiol Biotechnol 68 (2005) 9 - 15.
3. Fir M.M., Smidovnik A., Milivojevic L., Zmitek J. and Prosek M. - Studies of CoQ10 and cyclodextrin complexes: solubility,thermo- and photo-stability. Journal of Inclusion Phenomena and Macrocyclic Chemistry 64 (2009) 225-232.
4. Munkholm H., Hansen H.H.T., Rasmussen K. - Coenzyme Q10 treatment in serious heart failure; Biofactors 9 (1999) 285 - 289.
5. Ranadive P., Mehta Alka., George Saji. - Strain improvement of Sporidiobolus johnsonii-ATCC 20490 for biotechnological production of coenzyme Q10, International Journal of Chemical Engineering and Applications 2(3) (2011) 216 - 220.
6. Redalieu E., Nilsson I.M., Farley T.M., Folkers K. - Determination and levels of Coenzyme Q10 in Human Blood. Analytical biochemistry 23 (1968) 1132 - 1140.
7. Tian Y et al. - Effects of Cell Lysis Treatments on the Yield of Coenzyme Q10 Following Agrobacterium tumefaciens Fermentation, Food Sci Tech Int 16(2) (2010) 0195–0199.
8. Yoshida H., Kotani Y. - Production of ubiquinone-10 using bacteria. J. Gen. Appl. Microbiol. 44 (1998) 19–26.
9. Zahiri H.S., Yoon S.H., Keasling J.D. - Coenzyme Q10 production in recombinant Escherichia coli strains engineered with a heterologous decaprenyl diphosphate synthase gene and foreign mevalonate pathway,  Metabolic Engineering 8 ( 2006) 406 – 416.

                                                                      Tin bài: Lưu Hồng Sơn

Đăng bài: Bùi Đình Lãm