专利名称：一种提取细菌细胞内辅酶q10的工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于微生物工程技术领域，特别涉及一种提取细菌细胞内辅酶Q10的工艺。
技术背景辅酶Q10是一种广泛存在于生物体细胞中的化学组分，无毒副作用。它是人体 细胞能量制造的基础，具有代谢性强心作用，效果确切。辅酶Q10主要用于急慢性 病毒性肝炎、急性肝坏死的治疗，对心血管疾病和高血压有非常好的疗效，它还可 以用于癌症的综合治疗，同时在抗衰老、抗疲劳、减肥和美容等方面独具功效。生产辅酶Q10原料的方法主要有四种生物提取法、茄呢醇半合成法、化学合成 法和微生物发酵法，其中微生物发酵法被公认为最具优势和潜力的一种技术工艺。微 生物发酵法制备辅酶Q10实现工业化生产主要有三方面要求 一是要有稳定的规模化 生产高质量辅酶Q10的菌种；二是要有高效的从细胞内提取辅酶Q10的方法，三是高 精度分离、精制方法。由于微生物菌体的成分复杂，当从微生物菌体中提取目的产物时，为了获得高纯 度的目的产物，原料一般首先需要经过提取处理。提取工艺的合理、技术的正确运用 与否将直接影响原料的充分提取程度及产品的精制工艺流程。传统工艺是以多功能提取罐为提取单元设备的单级浸出(回流)工艺，其工艺流 程为菌体一提取1次一提取2次一提取n次一过滤一浓縮。单级(回流)浸出工艺 采取一次性投料。提取罐中放入一定比例的菌体和溶剂，在一定的温度下提取2-3小时， 分离第一次提取液后再加入适量溶剂重新提取一至二次。待提取完毕，将几次分离的 提取液泵入浓縮器中浓縮，进入下一道工序。对于大规模的从菌体中提取有效成分，传统方法存在以下缺点(1)、菌体和提取液达到浓度平衡时就失去传质推动力，需要分离提取液，重新加入新的溶剂进行第二次或第三次提取，耗时长；(2)、分批提取越 往后，提取液浓度越低，导致提取液混合液的总体浓度远低于第一次提取液的浓度， 加大了浓縮设备的负荷；(3)、分批提取必须进行分批过滤及溶剂再加热，致使提取罐 处于无效的操作状态，使提取罐浪费在许多辅助性的操作上，提取罐的容积效率十分 低下。 发明内容本发明的目的在于提供一种提取细菌细胞内辅酶Q10的工艺，该工艺和传统的多 功能提取罐相比，提高了目的产物的提取效率； 一次性除渣，并对菌体残渣作干燥处 理，提高了溶剂回收率，不仅节约了生产成本，而且降低了废渣对环境的污染；节约 了生产时间。不仅提取效率高，溶酶的回收率高，而且自动化程度高，省时、省力。本发明为连续逆流工艺，工艺步骤如下将菌体从连续逆流设备的投料口在称重器的控制下自动定量投入，溶剂由溶媒进 口在流量计的控制下控量注入，在铲式推进器的推动下，浸出液和菌体形成相反的连 续逆流浸出过程；浓度梯度大，溶剂、菌体间存在相对速度运动、菌体在铲式推进器的作用下不断从提取容器的左端向右端移动，而溶剂则在压力的作用下不断从容器的 右端向左端移动，扩散边界层薄且更新快，当溶剂与菌体充分接触后，从设备的左端 进入的菌体经过2-10小时反应后提取出辅酶QIO，菌体从提取设备的右端经过压榨处理进入耙式干燥器，在耙式干燥器中对菌体中残余的有机溶剂进行干燥处理；辅酶QIO 收率为90%以上；蒸发的溶剂经管道进入下一步浓縮工艺；浓縮后的溶剂通过管道重 新注入溶剂储罐中循环使用；干燥后的菌体残渣则由耙式干燥器中排出；所述溶剂与菌体的质量比例为2-12，反应温度为20-100°C。提取溶剂可以是石油醚、乙酸乙酯、正己烷，中的一种或它们的混合物。可在提取容器的外部做夹层，油浴、水浴均可，温度范围20-100。C。 当溶剂与菌体充分接触后，经过2-10小时，由设备的右端经过过滤处理，流入溶剂回收管道，进而进入下一步浓縮工序。浓縮后的溶剂可通过管道重新注入溶剂储罐中循环使用。菌体从设备的左端，经过充分提取(2-10小时)后，从提取设备的右端经过压榨 处理进入耙式干燥器。在耙式干燥器中对菌体中残余的有机溶剂进行干燥处理，蒸发 的溶剂经管道进入下一步浓縮工艺。干燥后的菌体残渣则由耙式干燥器中排出。 3、工艺参数1) 、提取时间由于浓度梯度大，溶剂菌体间存在相对速度运动、扩散边界层薄且更新快，收率 高达90%以上，从而也加快了浸出速度。以60吨罐的菌体量计算， 一个罐的浸出时间 控制在2-8小时以内。由于该设备可以24小时连续运转，大大节省了时间。2、 出液系数(溶剂量与投入菌体量之比值)2—12即可，连续逆流出液系数量小，节省投资，后工序浓縮时处理量小，提高 工效，节能，也节省溶剂(有机溶剂)成本。3、 浸出温度20—10(TC。物料和溶剂在不断逆流翻动中加热，受热均匀，保持热敏性成分不被 破坏，且粘性物质不易浸出，易过滤。4、 提取溶剂极性较小的有机溶剂石油醚、乙酸乙酯、正己垸，中的一种或它们的混合物。本发明所述的菌体为细菌的菌体，包括光合细菌和土壤杆菌的菌体；加热方式 可以是水浴也可是油浴；提取溶剂可以是石油醚、乙酸乙酯、正己烷，中的一种或它 们的混合物。优点及其效果1 )、浓度梯度大，溶剂、菌体间存在相对速度运动、扩散边界层薄且更新快，收 率高达90%以上。2) 、全密闭系统，溶剂回收率高，95-99%。不仅节约了溶剂成本，而且有利于安 全生产，同时大大降低了有机溶剂对环境的污染。3) 、出液系数(即加入溶剂量与投入药材量之比值)小，2 — 12即可，节省溶剂(有 机溶剂)，后工序浓縮时处理量小，提高工效，节能，降低成本。4) 、浸出温度低，20—10(TC。物料和溶剂在不断逆流翻动中加热，受热均匀，提 高目的产物的溶出效率。4) 、全封闭操作，自动完成，操作方便，间接加热，凡与物料接触部位均为不锈 钢，采用可拆卸结构，既可在线清洗，也能将内部器件抽出机外彻底清洗，洁净卫生， 符合GMP要求。5) 、整机高度低，节省投资，便于操作。本机组的整体高度相对多功能提取罐也 要低得多。这是因为多功能提取罐高大的罐体是高高竖立摆放的，占据高大厂房和生 产空间，本机组将配套设备都考虑进来，净高在3-5米以下，这对节省土建投资和操 作十分有利。6) 、自动化操作，仅需巡视即可。
图1为实现本发明工艺的连续逆流设备示意图，其中，投料口 (附有称重计)1、 进溶剂口 (附有流量计)2、排渣口 (附有压榨设备)3、溶剂储罐4、铲式推进器5、 出液口 (附有过滤网)6、耙式干燥器(附有出渣口) 7、溶剂回收管道8。
具体实施例方式本发明在一套封闭系统中进行，进入系统中的运行流程为干燥菌体自投料口 (1)自动定量投入，溶剂则由溶剂进口 (2)控量注入，在推进器(5)的推动下，浸出液和菌体形成相反的连续逆流浸出过程。从出液口 (6)流 出的是有效成分得到充分浸出的提取液，从排渣口 (3)排出的是几乎不含有有效成分 的菌渣，继而进入耙式干燥器(7)将溶剂处理干净，最后由溶剂回收管道(8)进入 浓縮装置，溶剂回收后再由溶剂收集管道(8)将溶剂返还回储液罐(4)中，重复利 用，既节省溶剂又不污染环境。整套装置属封闭系统，完全适用于挥发性有机溶剂， 洁净卫生，加料和排渣都自动完成，操作方便。 下面再举具体实例对本发明方法予以说明。实例1工艺参数(1) 菌体光合细菌或土壤杆菌菌体，80Kg。(2) 溶剂食品用正己烷。(3) 出液系数1 : 3 (固液比)(4) 温度常温。(5) 提取时间4小时。提取方法(1)连续逆流提取方案；(2)多功能罐提取方案提取效率(1)连续逆流提取方案90%; (2)多功能罐提取方案72%。附结果计算的方法-标准方法取lg菌体(或提取后的干菌渣)，加入100mL无水乙醇，超声提取l 小时，测定其CoQ10的含量。结果按提取的百分率表示(菌体的CoQ10含量-菌渣中的CoQ10含量)*100/菌体的CoQ10含量实例2工艺参数(1) 菌体光合细菌或土壤杆菌菌体，80Kg。(2) 溶齐[J:食品用正己烷。(3) 固液比1 : 6。(4) 温度40。C。(5) 提取时间4小时。提取方法(1)连续逆流提取方案；(2)多功能罐提取方案提取效率(1)连续逆流提取方案95%; (2)多功能罐提取方案80%。
权利要求
1. 一种提取细菌细胞内辅酶Q10的工艺，其特征在于，将菌体从连续逆流设备的投料口在称重器的控制下自动定量投入，溶剂由溶媒进口在流量计的控制下控量注入，在铲式推进器的推动下，浸出液和菌体形成相反的连续逆流浸出过程；浓度梯度大，溶剂、菌体间存在相对速度运动、菌体在铲式推进器的作用下不断从提取容器的左端向右端移动，而溶剂则在压力的作用下不断从容器的右端向左端移动，扩散边界层薄且更新快，当溶剂与菌体充分接触后，从设备的左端进入的菌体经过2-10小时反应后提取出辅酶Q10，菌体从提取设备的右端经过压榨处理进入耙式干燥器，在耙式干燥器中对菌体中残余的有机溶剂进行干燥处理；辅酶Q10收率为90％以上；蒸发的溶剂经管道进入下一步浓缩工艺；浓缩后的溶剂通过管道重新注入溶剂储罐中循环使用；干燥后的菌体残渣则由耙式干燥器中排出；所述溶剂与菌体的质量比例为2-12，反应温度为20-100℃。
2、 按照权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的辅酶Q10存在 于细菌的细胞内。
3、 按照权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的溶剂为石油醚、 乙酸乙酯、正己烷中的一种或它们的混合物。
4、 按照权利要求l所述的工艺，其特征在于，所述的菌体为细菌 的菌体，细菌的菌体包括光合细菌和土壤杆菌的菌体。
5、 按照权利要求1所述的工艺，其特征在于，菌体的投入量 10-10000kg。
6、 按照权利要求1所述的工艺，其特征在于，实现反应温度的加热 方式是在提取容器的外部做夹层，采取油浴或水浴加热。
全文摘要
一种提取细菌细胞内辅酶Q10的工艺，属于微生物工程技术领域。菌体从连续逆流设备的投料口在称重器的控制下自动定量投入，溶剂由溶媒进口在流量计的控制下控量注入，在铲式推进器的推动下，浸出液和菌体形成相反的连续逆流浸出过程；浓度梯度大，溶剂、菌体间存在相对运动、菌体在铲式推进器的作用下不断从提取容器的左端向右端移动，而溶剂则在压力的作用下不断从容器的右端向左端移动，扩散边界层薄且更新快，当溶剂与菌体接触后，从设备的左端进入的菌体经过2-10小时反应后提取出辅酶Q10；菌体从提取设备的右端经过压榨处理进入耙式干燥器，在耙式干燥器中对菌体中残余的有机溶剂进行干燥处理；辅酶Q10的收率高达90％以上。
文档编号C07C50/28GK101274884SQ20081011201
公开日2008年10月1日 申请日期2008年5月20日 优先权日2008年5月20日
发明者欣 庞, 张文龙, 张瑞萍, 徐洁萍, 玥 王, 石萌萌, 谢申义, 谢申猛 申请人:天辰神舟实业有限公司;中国空间技术研究院