輔酶Q10

輔酶Q10(Coenzyme Q10)又稱泛醌(Ubiquinone,縮寫UQ),是一種存在於自然界的脂溶性醌類化合物,其結構與維生素K、維生素E與質體醌相似。輔酶Q10是一種脂溶性抗氧化劑。見光易分解。

基本信息

名稱

中文名稱:輔酶Q10

中文別名:癸烯醌;泛醌;泛癸利酮;輔酵素Q10;2-(3,7,11,15,19,23,27,31,35,39-十甲基-2,6,10,14,18,22,26,30,34,38-四十碳十烯基)-5,6-二甲氧基-3-甲基-p-苯醌;輔酶Q-10;Water_soluble輔酶Q-10;還原性輔酶Q-10;還原及Water_soluble輔酶Q-10。

英文名稱:coenzyme Q10

英文別名:coenzyme Q10 synthetic; ubidecarenone; coenzyme Q-10; Co Q10; Coenzymen Q10; Water-soluble Coenzymen Q10; Hydrosoluble Coenzymen Q10; QH 10; Water-soluble QH10; 2-[(2E,6E,10E,14E,18E,22E,26E,30E,34E)-3,7,11,15,19,23,27,31,35,39-decamethyltetraconta-2,6,10,14,18,22,26,30,34,38-decaen-1-yl]-5,6-dimethoxy-3-methylcyclohexa-2,5-diene-1,4-dione

理化性質

輔酶q10輔酶q10

泛醌分子中含有一個由多個異戊二烯單位組成的、與對苯醌母核相連的側鏈,該側鏈的長度根據泛醌的來源而有不同,一般含有n=6–10個異戊二烯單位。對於哺乳動物,n=10,因此又稱佳萊福輔酶Q10。

分子中的醌式結構使泛醌具有氧化型(泛醌,Coenzyme Q10)與還原型(泛酚,Ubiquinol)兩種形式,在細胞內這兩種形式可以相互轉變,這是泛醌作為電子傳遞體的基礎。泛醌的電子得失可以分兩步進行,即一次轉移一個電子,也可以經一步進行,同時轉移兩個電子。

泛醌存在於多數真核細胞中,尤其是線粒體。它是呼吸鏈組分之一;其在線粒體內膜上的含量遠遠高於呼吸鏈其他組分的含量,而且脂溶性使它在內膜上具有高度的流動性,特別適合作為一種流動的電子傳遞體。

泛醌中的苯醌部分在體內以酪氨酸為原料合成,而異戊二烯側鏈則是由乙醯CoA原料經甲羥戊酸途徑而合成。因此,通過阻斷甲羥戊酸途徑而發揮作用的降血壓藥β-阻滯劑和降膽固醇藥他汀,在使用時也會影響到體內泛醌的合成。

性狀

黃色或淺黃色結晶粉末

溶解性

易溶於氯仿、苯、四氯化碳,溶於丙酮、乙醚,微溶於乙醇,不溶於水、甲醇

熔點

49℃

穩定性

見光易分解

輔酶Q10在臟器(心臟、肝臟、腎臟)、牛肉、豆油、沙丁魚、鯖魚和花生等食物中含量相對較高,攝入大約1斤沙丁魚、2斤牛肉或3斤花生可分別提供約30mg輔酶Q10。

輔酶Q10是1957年被發現,1958年被卡魯福魯卡斯博士認定了化學結構,並且獲得 了美國化學學會的最高榮譽Priestly Medal,被稱為輔酶Q10的研究之父,當時他提出輔酶Q10對心臟機能起著重要的作用。在實際生活中,卡魯福魯卡斯博士,40年來,一直服用Q10,直到91歲去世為止,作為現役教授他一直都是精力充沛的從事科研活動。

安全術語

S22Do not breathe dust.

切勿吸入粉塵。

S24/25Avoid contact with skin and eyes.

避免與皮膚和眼睛接觸。

產品用途

可廣泛的用於食品、化妝品、膳食補充劑等行業。

鑑別方法

實驗室法

輔酶Q10提供能量作用結構圖輔酶Q10提供能量作用結構圖

方法名稱:輔酶Q10的測定—高效液相色譜法

套用範圍:該方法採用高效液相色譜法測定輔酶Q10(C59H90O4)的含量。

該方法適用於輔酶Q10。

方法原理:避光操作。供試品製成無水乙醇溶液,進入高效液相色譜儀進行色譜分離,用紫外吸收檢測器,于波長275nm處檢測輔酶Q10吸收值,計算出其含量。

試劑:甲醇、無水乙醇

儀器設備:

1、儀器:

高效液相色譜儀、色譜柱:(十八烷基矽烷鍵合矽膠為填充劑,理論塔板數按輔酶Q10峰計算不低於3000)、紫外吸收檢測器。

2、色譜條件

流動相:甲醇/無水乙醇=50/50。

柱溫:室溫

試樣製備:

1、稱取供試品

精密稱取該品20mg。

2、對照品溶液的製備

精密稱取輔酶Q10對照品適量,同供試品配製,搖勻,即得。

3、供試品溶液的製備

將供試品加無水乙醇約40mL在50℃水浴中振搖溶解,放冷後,移置100mL量瓶中,加無水乙醇稀釋至刻度,搖勻,即得。

註:“精密稱取”系指稱取重量應準確至所取重量的千分之一。“精密量取”系指量取體積的準確度應符合國家標準中對該體積移液管的精度要求。

操作步驟:分別精密吸取上述對照品溶液與供試品溶液各20μL注入高效液相色譜儀,用紫外吸收檢測器,于波長275nm處測定輔酶Q10的吸收值,計算出其含量。

其他方法

1、取含量測定項下的供試品溶液,加硼氫化鈉50mg,搖勻,溶液黃色消失。

2、在含量測定項下記錄的色譜圖中,供試品溶液主峰的保留時間應與輔酶Q10對照品主峰的保留時間一致。

3、該品的紅外光吸收圖譜應與輔酶Q10對照品的圖譜一致。

藥代動力學

輔酶Q10口服易吸收,Wistar系雄性大白鼠和家兔一次經口給予0.6mg/Kg的輔酶Q10,分別在1小時和2小時後達到最高血藥濃度,之後呈雙相性在血中消失。大白鼠在投藥後4小時肺、心臟、肝臟和腎等組織的藥物濃度增加,10小時後腎上腺、肝臟和胃組織藥物濃度增加,給藥後7天,大白鼠尿中排出1.9%,糞中排出85%,家兔尿中排出2.9%,糞中排出91%。暫無人體藥代動力學資料。

研究之父

魯福魯卡斯博士魯福魯卡斯博士

輔酶Q10於1957年被發現,1958年,輔酶Q10研究之父——美國德克薩斯大學的卡魯福魯卡斯博士認定了其化學結構,並因此獲得了美國化學學會的最高榮譽——Priestly Medal,在實際生活中,他40多年堅持服用Q10,直到91歲去世。這也使得他一直被公認為精力最充沛的教授之一。

生產方法

研製過程

輔酶Q10輔酶Q10

二十世紀八十年代初期日本實現了從菸葉中提取茄呢醇為原料合成生產輔酶Q10, 至使輔酶Q10成本大幅度下降,這對於輔酶Q10的套用、普及和推廣起到了重要的推動作用。半化學合成法技術上比較成熟,已實現了工業化,產品成本低,價格適中。但是使用半化學合成法生產的產品雖然在價格上有優勢,但在使用上比用生物提取法生產的產品有較大的差距。原因在於生物提取法生產的是天然的、有機的產品,易於被人體吸收轉化,而化學合成法生產的是人工化學合成的有機產品,生物活性極差,不易被人體吸收,難以充分發揮輔酶Q10的藥理作用。關於輔酶Q10化學合成方法一直是國內外研究的熱點,近半個世紀來,經歷了1977年已開發國家實現了微生物發酵法生產輔酶Q10,近幾年微生物發酵提取法得到了長足的發展,這種全新的生物工程方法,既綜合了生物提取工藝和化學合成工藝兩種方法的優點,又克服了它們的缺點,因此是最令人矚目的有希望實現工業化的方法。

微生物發酵提取法實現工業化生產主要有兩個方面要求:

1、要求有穩定的規模化生產工藝的高質量輔酶Q10的轉基因菌種;

2、要求有高精度分離儀器的技術。日本是世界上最早也是最主要的輔酶Q10生產國。據統計,全球90%的輔酶Q10來自日本。輔酶Q10產量最高的兩家日本公司是“日清制粉”和“協和發酵株式會社”。

無數專家的研究與探索,主要分從兩個方面入手進行的:其一是母核化合物上引入癸異戊二烯醇基(decaprenol),另一種方法是首先於母核化合物上引入較短的側鏈,然後再引入所期望的長鏈。

輔酶Q10輔酶Q10

1959年R.Ruegg等人報導了利用式(1)所示路線合成輔酶Q10。雖得到了產物,但產率只有20%,且由於茄尼醇製得的烯丙基化試劑是順,反異構體的混合物,需分離,因此此方法的套用受到了限制。

輔酶Q10輔酶Q10

1972年,SatoK.等人報導了利用式所示路線合成輔酶Q10,其中第4步反套用Ni作催化劑,並對兩個酚羥基加以保護,一定程度上提高了偶合的產率(28%)。這種合成路線的主要問題在於酸性條件下,烯丙基部分的不穩定性從而難以保持雙鍵的構型。1979年NarutaY.等人報導了將異戊二烯部分製成錫烷,利用錫烷的強親核性與醌反應,並以BF3OEt2催化劑,在低溫條件下(-78to-60℃)反應。最後得到了幾何構型較滿意的產品(E/Z=85/15)但產率以異戊二烯錫烷計算也只有51%,合成路線見圖3。隨後,NarutaY.又將他的方法推廣到VK1,VK2合成上。從以上幾條合成路線可以看出,此類方法用母核化合物與聚異戊二烯基化合物反應,這一

關鍵步驟產率都不太高。因此,這種合成策略不能說很理想。早在於1978年,TeraoS.就利用輔酶Q7合成輔酶Q10,因原料輔酶Q7價格十分昂貴,所以此路線實用價值不大。1979年,該小組利用式所示路線進行了很有成效的合成,該路線所用原料價廉易得,反應條件較溫和,側鏈與母核化合物高產率結合(90.9%中消失。大白鼠在投藥後4小時肺、心臟、肝臟和腎等組織的藥物濃度增加,10小時後腎上腺、肝臟和胃組織藥物濃度增加,給藥後7天,大白),只是步驟繁多的鏈式合成造成總產率的下降。1982年SatoK等人對上述的路線以及所用的試劑都做了不同程度的改進,如式(5)所示,其中最後一步的產率可達83%,雙鍵的幾何構型也很滿意(E/Z=100/0)。

發酵法

1977年實現了重組微生物發酵法生產輔酶Q10。這種生產工藝被認為是最有前途的合成工藝,近幾年來微生物發酵法成為國內外開發的熱點。紅極毛桿菌、脫氮極毛桿菌,甲烷微環菌等是生產輔酶Q10的主要菌種。

半合成法

開發的半合成法工藝是以對甲基苯酚為原料通過溴代,醚化、氧化獲得甲基二甲氧基苯醒,然後與從菸草或馬鈴薯葉子中提取茄呢醇縮合得到輔酶Q10。該方法的關鍵是如何將側鏈連線到母環上。

全合成法

1988年Eem和Kanan開發的全合成法生產輔酶Q10工藝是唯一成功的全合成法技術,但是由於合成線性不飽和側鏈存在一定難度。以及合成條件苛刻,與工業化還有一定的距離。

生物提取法

醇一鹼皂化製造法該工藝輔酶Q10的收率為61.2mg/kg新鮮豬心,這是國內普遍採用工藝。在乙醇的存在下,長時間的皂化可能導致輔酶Q10中的甲氧基和乙醇中乙氧基換位,生成單或雙乙氧基衍生物,為了避免這些雜質的生成。可以用KOH代替NaOH和甲醇皂化,但也必須加入焦性沒石子酸,否則輔酶Q10在皂化過程中全部被破壞,加入量占起始原料的5%-7%,皂化過程中可以通入氮氣。醇一醚混合提取法,該工藝與醇一鹼皂化製造法工藝相似,只是省去了皂化反應。生物提取法是世界上最古老最基本的生產工藝,一段時間以來曾經是輔酶Q10唯一的生產方法。但由於動植物中輔酶Q10含量低、各種化學成分複雜,原料來源受限制(主要從動物新鮮肝臟中提取),因此產品成本高、價格昂貴,規模化生產受到了一定的限制。

細胞培養法

植物細胞培養技術是將植物體的某一部分經過無菌處理後,置於人工培養基上使其細胞增殖,進而按需要進行培養的技術。植物的各個部位,如根、莖、葉、花、果、花葯和花粉等都可以作為外植體來啟動細胞培養,所形成的脫分化細胞團稱為愈傷組織,將愈傷組織轉移到液體培養基中進行培養稱為懸浮培養。

功效

1、各類型的疲勞:現代人在長期加班的職場文化下,常導致作息異常、睡眠不足,在無法獲得適當休息的情況下,飽受疲勞困擾,逾8成有身體酸痛,超過6成存在睡眠質量不佳的問題。
大部分暫時性的疲勞在充分休息後都會得到緩解,然而隨年紀增長,新陳代謝及消除自由基的速度下降,導致疲勞恢復速度變慢。
一則觀察型研究發現,慢性疲勞症候群患者的疲勞、自主神經認知症狀可能與血液中輔酶Q10(CoQ10)濃度過低有關。
另則小型雙盲對照試驗(為期8天,對象為17位健康男性)指出,較高劑量的CoQ10有助於改善體能訓練後的疲勞感及體能表現。
但其他隨機雙盲對照研究(為期24周,對象為236位乳癌患者)指出,針對治療乳癌過程引發的異常疲勞及生活品質下降,補充常規劑量的CoQ10並無改善效果。
2、多囊性卵巢綜合徵
多囊性卵巢綜合徵是處於生育年齡女性最常見的內分泌疾病,盛行率約在5%-21%。
患者常出現症狀如生殖功能失調(雄激素過多症、多毛症、停止排卵、不孕、月經失調)、代謝系統異常(肥胖、糖尿病以及心血管疾病)及情緒障礙等。
臨床上也發現,超過半數的患者會出現高胰島素血症和血脂異常,大幅增加心血管疾病風險。
一則雙盲對照研究發現(為期12周,對象為60位患有多囊性卵巢綜合徵女性),補充CoQ10(每日100mg)有助於改善血糖代謝、總膽固醇及低密度脂蛋白膽固醇數值,或許可對於患者帶來有利影響。
3、帕金森氏症
帕金森氏症是與神經傳導物質:多巴胺相關的黑質紋狀體退化所造成,使得大腦指令傳達出現困難,進而出現運動機能障礙,但腦部的記憶及認知功能均能正常運作。
雖然帕金森氏症不一定會演變成失智症,但61%患者會出現精神症狀,包括憂鬱、焦慮、幻覺及睡眠障礙等。
相關研究指出帕金森氏症患者缺乏輔酶Q10的機率高出正常人約4到5倍。
但截至目前,一則系統性文獻回顧和統合分析發現,補充輔酶Q10並無法為患者帶來任何好處或減緩功能上的退化。
4、偏頭痛:
偏頭痛是一種慢性神經障礙型疾病,是一種反覆發作型的頭痛(含有一側或兩側的搏動性疼痛),通常會持續4-72小時,據估計此疾病約影響11%的總人口。
偏頭痛患者約有10-80%在發作前會出現前兆,如視力模糊、閃光、黑點、暫時性失語、運動障礙等,雖然目前醫學上有方法能緩解偏頭痛(非類固醇抗炎藥、生物鹼、止吐劑及血清素受體激動劑),但治療效果不是完全有效,且常不被患者接受。
一則小型雙盲對照研究發現,服用CoQ10(為期4個月,每日300mg/分3次),有助改善偏頭痛發作次數、天數、嚴重度及噁心嘔吐症狀,而CoQ10組的有效反應率約47.6%,相較於安慰劑組的14.4%。研究中也做出結論,認為CoQ10是有效且耐受良好的天然處方。
5、發炎
發炎,意指火燒,是身體在面對外來入侵者(細菌或病毒),並執行修復的一種防禦機制,常見症狀就是紅腫熱痛癢。
慢性疾病中,幾乎有90%都因慢性發炎所引發,包括心肌梗塞、糖尿病、老年失智症、癌症等疾病,尤其是肥胖,更容易引發全身性發炎,造成惡性循環。
在一則針對冠狀動脈性心臟病的研究發現,服用CoQ10(持續12周,每日300mg)能增加體內抗氧化物的活性,並減少發炎相關激素(如TNF-與IL-6),控制發炎反應。
6、減少皺紋,美化肌膚
肌膚老化和皺紋形成原因非常多,但各種來源的自由基被認為是最大元兇,自由基就像身體內的火苗,會到處破壞細胞,在醫學上稱為氧化壓力。
而輔酶Q10具有優異的抗氧化功效,在研究中發現能有效中和自由基,還能提升細胞活力,對於預防皮膚老化,減少皺紋及修復膠原細胞有優異功效,堪稱肌膚的大補丸。
7、心臟衰竭
心臟衰竭是心臟肌肉受損所造成,通常發生於心肌梗塞或其他疾病(如高血壓)患者身上,會出現呼吸困難、水腫、意識模糊及疲勞等威脅生命的症狀。
而在臨床上發現,相較於健康者,心臟衰竭患者的心肌細胞通常有Q10濃度過低的情形,因此已有多則研究發現,補充輔酶Q10對心臟衰竭有顯著改善作用。
其中最著名的是由ClinicalInvestigation期刊所發表,結論為心臟衰竭患者在使用2mg/kgperday的Q10後,能改善心肌功能,並減少相關的併發症(如肺水腫)。
8、高血壓
高血壓常被稱為隱形殺手,因為初期並無明顯症狀,通常要到出現腦中風、心肌梗塞,才會意識到它的危害,而在西醫治療上,因為需要終身服藥,也帶來許多不便及副作用。
根據HumanHypertension期刊所發表一項雙盲對照研究,結果發現高血壓患者每日服用120毫克的Q10,能有效降低9%的血壓,同時還能改善血糖值及三酸甘油酯
9、男性生殖功能障礙
男性不孕的原因當中,精子的品質問題占了大部分,而精子活力低下是最常見的原因,而研究發現連續6個月,每日補充200毫克的Q10,能提升粒線體製造能量的效率,有助改善精子的活動力,提高受孕的機會。
10、可有效抑制“老人臭”。
資生堂研究團隊讓6名65-74歲女性每日攝取100g輔酶Q10,之後的四周時間內觀測其肌膚釋放Nonenal(造成“老人臭”的根源物質)的濃度,與攝取輔酶Q10之前相比濃度減少了二至三成。輔酶可分為兩大類,而實驗表明,這兩類輔酶對於抑制“老人臭”均有效果。

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