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1、 辅酶Q10的液相制备色谱的初探摘要：本文依据相关文献，首先介绍了辅酶Q10（Coenzyme Q10,CoQ10）研究和使用的发展过程，并对其物理、化学性质、药理临床作用以及制备检测方式进行了综述。而后，本文着重介绍了高效液相色谱法（HPLC),并以高效液相色谱法提取烟叶中辅酶Q10的实验为例，介绍一种辅酶Q10的高效液相色谱分离方法。最后，本文讨论了降低辅酶Q10生产成本、提高纯度的方法。Abstract: With references to relating documents, this paper first introduces the process of developmen
2、t of the studies and utilization of Coenzyme Q10, and describes its physical and chemical properties, its clinical functions, and preparation and detection methods. Afterwards, this paper focuses on introducing the High Performance Liquid Chromatography (HPLC), and uses an experiment of extracting Q
3、10 from tobacco leaf using the HPLC to present the separation method of the HPLC. Finally, this paper discusses measures for lowering the production cost and increasing the pureness of Q10.引言辅酶Q10（Coenzyme Q10,CoQ10）是一种脂溶性抗氧化剂，辅酶Q10是人类生命不可缺少的重要元素之一，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
4、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。辅酶Q10最早于1957年在美国被发现，同年英国爱丁堡大学彼得麦克博士因在研究辅酶Q10与细胞能源关系方面的贡献获得诺贝尔奖。辅酶Q10是1957年被发现，1958年被卡鲁福鲁卡斯博士认定了化学结构，并且获得 了美国化学学会的最高荣誉Priestly Medal。被称为辅酶Q10的研究之父，当时他提出辅酶Q10对心脏机能起着重要的作用。在实际生活中，卡鲁福鲁卡斯博士，40年来，一直服用Q10，直到91岁去世为止，他一直都是现役教授精力充沛的从事科研活动。辅酶Q10商品名为Ubdecarenone,系动物体内的一种内源性物质，广泛存
5、在于以人类为主的许多高有动物线粒体的内膜中，是组成呼吸链的必要成分，是电子传递系统中的递氢体，是生成ATP的必需成分。临床上主要用于急慢性肝炎，轻中度充血性心功能不全及癌症的辅助治疗。含量测定有UV法、差示分光光度法、HPLC法。二十世纪八十年代初期日本实现了从烟叶中提取茄呢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。半化学合成法现在技术上 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。原因在于生物提取法生产的是天然的、无
6、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，难以充分必挥辅酶Q10的药理作用。关于辅酶Q10化学合成方法一直是国内外研究的热点，近半个世纪来，经历了1977年发达国家实现了微生物发酵法生产辅酶Q10，近几年微生物发酵提取法得到了长足的 发展，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，因此是最令人瞩目的有希望实现工业化的方法。 微生物发酵提取法实现工业化生 产主要有两个方面要求： （1）要求有稳定的规模化生产工艺的高质量辅酶Q10的菌种； （2）要求有高精 度分离仪器的技术。日本
7、是世界上最早也是最主要的辅酶Q10生产国。据统计，全球90%的辅酶Q10来自日本。辅酶Q10产量 最高的两家日该公司是“日清制粉”和“协和发酵株式会社”。 无数专家的研究与探索 ，主要分从两个方面入手进行的：其一是母核化合物上引入癸异戊二烯醇基（decaprenol），另一种方法 是首先于母核化合物上引入较短的侧链，然后再引入所期望的长链。 1959年R.Ruegg等人报导了利用式（1）所示路线合成辅酶Q10。虽得到了产物，但产率只有20%，且由于茄尼醇制得的烯丙基化试剂是顺，反异构体的混合物，需分离，因此此方 法的应用受到了限制。 1972年，Sato K.等人报导了利用式所示路线合成辅酶Q
8、10，其中第4步反应用Ni作催化剂，并对两个酚羟基加以保护，一定程度上提高了偶合的产率（28%）。1979年Naruta Y.等人报导了将异戊二烯部分制成锡烷，利用锡烷的强亲核性与醌反应，并以BF3OEt2 催化剂，在低温条件下（-78 to -60）反应。最后得到了几何构型较满意的产品（E/Z=85/15）但产率以异戊 二烯锡烷计算也只有51%，合成路线见图3。随后，Naruta Y.又将他的方法推广到VK1，VK2合成上。从以 上几条合成路线可以看出，此类方法用母核化合物与聚异戊二烯基化合物反应，这一关键步骤产率都不 太高。因此，这种合成策略不能说很理想。早在于1978年，Terao S.
9、就利用辅酶Q7合成辅酶Q10，因原料辅酶Q7价格十分昂贵，所以此路线实用价值不大。1979年，该小组利用式所示路线进行了很有成效的合成，该路线所用原料价廉易得，反应条件较 温和，侧链与母核化合物高产率结合（90.9%中消失。大白鼠在投药后4小时心脏、肝脏和肾等组织的药物浓度增加，10 小时后肾上腺、肝脏和胃组织药物浓度增加，给药后7天，大白），只是步骤繁多的链式合成造成总产率的下降。1982年Sato K等人对上述的。 中国从二十世纪七十年代开始进行辅酶Q10的技术研究，并很快建设了几条生物提取法生产线，主要从猪心肌中提取，目前国内总生产能力在600kg左右。 中国是世界上主要的烟草生产国，中
10、国有大量不能用于卷烟的废次烟叶，未得到利用，造成环 境污染和资源浪费。早在二十世纪七十年代后期中国就开始着手进行废烟叶提取茄尼醇的研究与开发工 作。 二十世纪九十年代初期，中国投入了大量的精力进行辅酶Q10新工艺的研究，并取得了可喜的成果。河南大学烟草化学科技开发研究所与商丘烟草精细化工厂合作共同研究开发了利用烟草提取茄尼醇，在多年研究的基础上，于1996年元月正式实现工业化，可以年产100吨含量15%的茄尼醇 粗品和20吨含量为75%的茄尼醇精品，为中国辅酶Q10的工业化生产打下了良好的基础。1. 辅酶Q10的物理、化学性 1.1物理、化学性质 辅酶Q10分别有：酯溶性和水溶性两种。泛醌（U
11、biquinone，缩写UQ）又称辅酶Q（Coenzyme Q），是一种存在于自然界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。 泛醌分子中含有一个由多个异戊二烯单位组成的、与对苯醌母核相连的侧链，该侧链的长度根据泛醌的来源而有不同，一般含有n=610个异戊二烯单位。对于哺乳动物，n=10，因此又称辅酶Q10。分子中的醌式结构使泛醌具有氧化型（泛醌）与还原型（泛酚）两种形式，在细胞内这两种形式可以相互转变，这是泛醌作为电子传递体的基础。泛醌的电子得失可以分两步进行，即一次转移一个电子，也可以经一步进行，同
12、时转移两个电子。 泛醌存在于多数真核细胞中，尤其是线粒体。它是呼吸链组分之一；其在线粒体内膜上的含量远远高于呼吸链其他组分的含量，而且脂溶性使它在内膜上具有高度的流动性，特别适合作为一种流动的电子传递体。泛醌中的苯醌部分在体内以络氨酸为原料合成，而异戊二烯侧链则是由乙酰Co A原料经甲羟戊酸途径而合成。因此，通过阻断甲羟戊酸途径而发挥作用的降血压药-阻滞剂和降胆固醇药他汀，在使用时也会影响到体内泛醌的合成。 辅酶Q10分子结构化学名2-(3,7,11,15,19,23,27,31,35,39-癸甲基-2,6,10,14,18,22,26,30,34,38-四十癸烯基）-5,6二甲氧基-3-甲基
13、-p-苯醌。辅酶 Q10在脏器(心脏、肝脏、肾脏）、牛肉、豆油、沙丁鱼、鲭鱼和花生等食物中含量相对较高，摄入大约1斤沙丁鱼、2斤牛肉或3斤花生可分别提供约30mg 辅酶 Q10。 2辅酶Q10的药理及应用1辅酶Q10(CoQ10)是体内具有重要作用的辅酶之一，又称泛醌。其富含于人心脏、肝脏、肾脏和胰腺中。人体内总含量为0515g。在细胞内的分布为：细胞核内占2530，线粒体内占4050，微粒体内占1520，细胞质内占510。 2.1 药理辅酶Q。具有促进氧化磷酸化反应和保护生物结构完整性的功能。辅酶Q是生物体内广泛存在的脂溶性醌类化合物，不同来源的辅酶Q其侧链异戊烯单位的数目不同，人类和哺乳动
14、物是10个异戊烯单位，故称辅酶Q。辅酶Q在体内呼吸链中质子移位及电子传递中起重要作用，它是细胞呼吸和细胞代谢的激活剂，也是重要的抗氧化剂和非特异性免疫增强剂【2】。 2.1.1自由基清除作用过量自由基严重影响左心室功能，超氧化物歧化酶(SOD)可明显改善心室功能。Nayler在动物实验中发现辅酶Q10与SOD有类似作用。采用Langendorff方法研究了辅酶Q10对缺血性心肌的保护作用，发现辅酶Q10可明显降低线粒体氧耗，减少细胞三磷酸腺昔消耗。超微结构检查证实，辅酶Q10能维持细胞线粒体结构的完整性，防止细胞水肿，细胞膜破裂，以及线粒体溶解与肌纤维的紊乱性排列。Ohhara与sugiyam
15、an分别在大自鼠及狗中证实了辅酶Q。的这些作用，并认为辅酶Q10可提高心肌张力恢复的百分率【3】近几年来许多实验均证实辅酶Q10可明显降低心肌缺血再灌注后丙二醛(MDA)的生成，减轻线粒体肿胀，保持细胞膜结构的完整性，缩小心肌缺血范围。这些均表明辅酶Q10具有抗氧自由基，维持细胞结构的完整性从而达到保护心肌的作用o，。孙晓芳等研究了辅酶Q10抗衰老小鼠的脂质过氧化作用。其采用D-半乳糖制备衰老小鼠模型，每H灌胃给予辅酶Q10试验结果表明，辅酶Q10可使肾、肝、睾丸组织超氧化物岐化酶的活性升高，过氧化脂质的分解产物含量下降。因此证实，辅酶Q10可增强这些器官对自由基的清除能力，抑制脂质过氧化，减
16、少其分解产物含量，起到保护这些器官的作用，从而可以对抗D半乳糖所致衰老退行性病变。王怀颖等也采用D-半乳糖衰老模型小鼠，研究了辅酶Q10对老化模型小鼠大脑皮层抗氧化功能的影响，结果表明辅酶Q10能提高脑组织的抗氧化能力，其作用与维生素E无显著性差异。2.1.2 稳定细胞膜维持钙通道完整Ichihara指出，心肌缺血、缺氧时，由于心肌细胞膜受到损伤导致膜内pH下降，并失去了结合Ca2+能力，大量Ca2+以丛状形式沉积于线粒体，即造成了所谓的Ca2+负荷过重。Kobayashi认为，辅酶Q10能增加ATP合成，具有直接保护细胞膜稳定细胞内外环境的作用。有的学者认为，辅酶Q10对缺血时心肌细胞线粒体畸变的防止作用，也
