制備液相色譜法在輔酶Q10分離純化中的應用研究

王洪宇，張慧君，黃 超，汪群杰

（天津中科博蘊生物技術有限公司，天津 300300）

0 引言

在當代醫學和健康領域，輔酶Q10（Coenzyme Q10，CoQ10）作為一種重要的生物分子，扮演著調節能量代謝和維護細胞健康的關鍵角色。同時，5-脫甲氧基輔酶Q10的存在也引發了科研人員的關注，因為它可能對輔酶Q10的效能產生不利影響。隨著對輔酶Q10在健康和醫學領域的研究不斷深入，如何高效地分離純化輔酶Q10成為一個備受關注的課題。

本研究將采用液相色譜法作為核心技術手段，通過吸附材料的選擇和洗脫液的設計，嘗試在純化輔酶Q10的過程中去除5-脫甲氧基輔酶Q10。實驗中，我們將制備輔酶Q10粗提物，并在實驗條件下對吸附材料和洗脫液進行優化。通過定量分析洗脫液中輔酶Q10的含量，我們將評估制備液相色譜法在純化輔酶Q10中的應用效果。最終，本文總結實驗結果，探討液相色譜法在輔酶Q10純化中的優勢和局限，并展望其未來的應用前景。

1 輔酶Q10的制作與挑戰

1.1 輔酶Q10的制備

從合適的原料中提取茄尼醇（CoQ10）的前體物質。也就是對氫氧基苯酚和異戊二烯反應，生成輔酶Q10的前體物質。此后，通過一系列催化和氧化反應，將前體物質逐步轉化為輔酶Q10。

1.2 5-脫甲氧基輔酶Q10的形成與影響

然而，輔酶Q10的生產過程中容易產生5-脫甲氧基輔酶Q10這一副產物。5-脫甲氧基輔酶Q10的存在可能降低輔酶Q10的生物活性，從而影響其應用效果。

1.3 當前純化方法的限制與挑戰

在探索輔酶Q10的生物學功能和應用潛力時，純化輔酶Q10的方法也面臨著一系列挑戰。目前的純化方法盡管能夠獲得較高純度的輔酶Q10，但仍存在一些限制。其中之一是針對5-脫甲氧基輔酶Q10的純化效果不佳，由于其與輔酶Q10的相似性，常難以被有效分離。

2 液相色譜法在輔酶Q10純化中的應用

2.1 液相色譜法原理與分類解析

液相色譜法（Liquid Chromatography，簡稱LC）是一種分離和純化復雜混合物中目標成分的強大技術。其基本原理是將待分析的混合物通過液相載流相，與固定相相互作用后在固定相中分離。根據不同的分離機理和載流相的性質，液相色譜法可以細分為不同的類型，如高效液相色譜法（HPLC）、氣相色譜法（GPC）、離子色譜法（IC）等。

2.2 液相色譜法的應用和優勢

液相色譜法在制備液相色譜法（PLC）中的應用，對于純化復雜混合物中的目標物質具有重要意義。PLC在輔酶Q10的純化中可實現以下優勢：

（1）液相色譜法通過優化流動相的選擇和固定相的性質，能夠實現高效的分離，有效去除5-脫甲氧基輔酶Q10雜質。

（2）制備液相色譜法適用于大樣品量的純化，從而實現高產率的目標產物獲取。

（3）液相色譜法操作參數可精確控制，使得純化過程穩定可控。

2.3 為什么選擇液相色譜法作為解決方案

選擇液相色譜法作為輔酶Q10純化的解決方案，是基于其在復雜混合物純化中的卓越表現，液相色譜法可以高效地分離具有相似結構的化合物，使得去除5-脫甲氧基輔酶Q10雜質成為可能。利用液相色譜法，可以獲得高純度的輔酶Q10產物，滿足高質量產品的需求。液相色譜法的操作參數可調節，確保生產過程的可控性和穩定性。液相色譜法在科研和工業生產中得到廣泛應用，為其在輔酶Q10純化中的實施提供了實踐基礎。

3 實驗方法與參數優化

3.1 樣品制備與前處理的具體步驟

本發明涉及一種純化高純度輔酶Q10的方法，以下詳細描述了樣品制備與前處理步驟：

（1）樣品提取：采集含有輔酶Q10的生物樣品，可以是通過植物細胞培養法或微生物發酵法獲得。隨后，對樣品進行細胞破碎或其他適當的處理，以釋放目標物質。

（2）溶解提取物：將輔酶Q10粗提物溶解于適當的溶劑中，制備濃度為30 mg/mL的上樣溶液。

（3）前處理：對上樣溶液進行前處理，例如通過抽濾等方法去除固體顆粒和大分子雜質。

3.2 吸附材料的選擇與優化

本發明中的純化方法涉及特定的吸附材料，吸附材料的選擇與優化步驟：

吸附材料選擇：在該方法中，選擇具有極性有機官能團鍵合硅膠或含有極性有機官能團的有機烴類鍵合硅膠作為吸附材料。極性有機官能團包括但不限于二醇基、酯基、氨基、酰胺基、脲基等。

優化條件：根據實驗需求，優化吸附材料的類型和特性，確保其能夠有效吸附目標物質輔酶Q10。

3.3 洗脫液組成與流速的實驗設計

在本發明的純化方法中，洗脫液的組成和流速對純化效果至關重要。以下是實驗設計的詳細描述：

（1）上樣與吸附：將制備好的上樣溶液，濃度為30 mg/mL，以3倍柱體積/小時的流速泵入裝填有選定吸附材料的吸附柱中。上樣量為1.5倍柱體積。

（2）洗脫步驟：使用正己烷/乙酸乙酯(90/10，v/v)的混合物作為初始流動相，以5倍柱體積/小時的流速進行洗脫。首先進行正己烷/乙酸乙酯混合物的洗脫（7倍柱體積），然后切換至純乙酸乙酯進行洗脫（1倍柱體積）。

（3）收集洗脫液：收集3～5倍柱體積的洗脫液，其中含有已純化的輔酶Q10合格品。其余的洗脫液可以合并收集。

（4）濃縮和固化：采用減壓旋蒸工藝對合格品及其余洗脫液進行濃縮。合格品經抽濾后，通過晾干等方法制得輔酶Q10的固體粉末。

（5）分析與驗證：對合格品進行分析，使用藥典中規定的方法，確認輔酶Q10的高純度。在本實驗中，結果顯示輔酶Q10的收率為92%，5-脫甲氧基輔酶Q10的含量為0%。

3.4 實驗結果與分析

本節將呈現實驗結果，并通過插圖進行更直觀地展示。

圖1：純化后樣品圖，不含5-脫甲氧基輔酶Q10雜質

圖1 純化后樣品圖

圖1 展示了經過本發明純化方法處理后的樣品圖，可以明顯看出樣品中不含有5-脫甲氧基輔酶Q10雜質。

圖2：純化前樣品檢測圖，1為5-脫甲氧基輔酶Q10；2為輔酶Q10

圖2 純化前樣品檢測圖

圖2 呈現了純化前樣品的檢測結果，其中1代表5-脫甲氧基輔酶Q10，2代表輔酶Q10。

圖3：5-脫甲氧基輔酶Q10分離典型層析在線圖，1為5-脫甲氧基輔酶Q10；2為輔酶Q10

圖3 5-脫甲氧基輔酶Q10分離典型層析在線圖

圖3 展示了典型的層析在線圖，清楚地顯示了5-脫甲氧基輔酶Q10和輔酶Q10的分離情況。

4 實驗結果與分析

在這一部分，我們將詳細呈現實際實驗的結果，并對這些結果進行深入的分析和解釋。

4.1 洗脫液中輔酶Q10純度與產率的定量結果

首先，我們將輔酶Q10粗提物溶解于正己烷中，形成濃度為30 mg/mL的上樣溶液。通過將上樣溶液以3倍柱體積/小時的流速泵入酰胺基鍵合硅膠吸附柱，我們成功地將輔酶Q10富集在柱中。接著，我們使用正己烷/乙酸乙酯（90/10，v/v）的混合物作為流動相，以不同的流速洗脫，最終得到了純化的輔酶Q10合格品。

在這一步驟中，我們收集了3～5倍柱體積的洗脫液，經過濃縮和冷凝處理后得到固體粉末。經過抽濾和晾干，我們得到了最終的純化輔酶Q10產品。

4.2 5-脫甲氧基輔酶Q10雜質去除效果評價

本實驗的重要目標是除去5-脫甲氧基輔酶Q10雜質。通過采用2015版藥典中輔酶Q10的檢測方法，我們對純化后的樣品進行了檢測。實驗結果顯示，純化后的輔酶Q10合格品中，5-脫甲氧基輔酶Q10的含量為0%，說明我們的純化方法成功地去除了這一雜質。

4.3 實驗參數對結果的影響分析與解釋

在本實驗中，我們注意到實驗參數的選擇對結果具有重要影響。首先，上樣溶液的濃度、流速以及洗脫液的組成和流速都會影響純化效果。通過精確調控這些參數，我們可以實現較高的輔酶Q10收率和純度，同時有效去除雜質。

此外，吸附材料的選擇也是關鍵因素。酰胺基鍵合硅膠的使用，具有良好的親和性，能夠高效地富集目標產物。通過對實驗參數的仔細分析和調整，我們能夠優化純化過程，達到理想的純化效果。

5 應用前景與推廣

5.1 液相色譜法在制備高純度輔酶Q10中的廣泛應用前景

本研究所開發的液相色譜法在輔酶Q10純化中取得的成功為制備高純度輔酶Q10提供了一種有效的方法。隨著保健品和藥物市場的不斷擴大，對高純度輔酶Q10的需求也在不斷增加。該方法不僅能夠高效地去除5-脫甲氧基輔酶Q10雜質，還能夠實現較高的產率和純度，滿足市場對高質量產品的需求。

除了輔酶Q10，這種液相色譜法在其他生物分子的純化中也有廣泛的應用前景。這種方法基于分子的親和性和互作性，可以應用于多種分子的分離和富集，從而提高產品的純度和質量。

5.2 行業內其他分子純化問題的潛在解決方案

液相色譜法作為一種高效分離技術，在生物制藥、食品工業、化學工業等領域都具有廣泛的應用。除了輔酶Q10，許多分子的純化問題也面臨著類似的挑戰，如結構相似的同分異構體、雜質的去除等。本研究的成功經驗為這些問題的解決提供了有益的借鑒和參考，為行業內其他分子純化問題的解決方案提供了新的思路。

5.3 推廣實驗結果的可行性及可持續性考量

本研究所提出的純化方法在實驗中取得了顯著的效果，但其在實際應用中的可行性和可持續性需要進一步考量。在推廣該方法時，需要關注成本、資源、環保等因素，確保在工業化生產中能夠保持高效、穩定的純化效果。此外，為了確保實驗結果的可復現性，需要建立標準化的操作流程和質量控制體系。

6 結論與展望

本章將對本研究的主要成果進行總結，并強調其創新點，同時展望液相色譜法在輔酶Q10純化中的應用前景。此外，我們還將提出一些進一步的研究方向和技術改進建議，以推動該領域的深入發展。

6.1 研究成果總結與創新點強調

通過本研究，我們成功開發了一種基于液相色譜法的高效純化輔酶Q10的方法。該方法不僅能夠有效地去除5-脫甲氧基輔酶Q10雜質，還能夠實現高產率和高純度的輔酶Q10產品。實驗結果表明，在本方法的指導下，輔酶Q10的收率達到了92%，5-脫甲氧基輔酶Q10的含量降低至0%。這一成果在輔酶Q10的制備工藝中具有重要的應用價值。

6.2 制備液相色譜法在輔酶Q10純化中的應用前景

基于本研究的成功經驗，可以預見制備液相色譜法在輔酶Q10純化領域具有廣闊的應用前景。隨著市場對高純度輔酶Q10需求的不斷增加，該方法有望成為制備高質量產品的標準技術之一。此外，該方法的原理和思路也可以應用于其他分子的純化中，為生物制藥、食品工業等領域提供有力的解決方案。

6.3 進一步研究方向與技術改進建議

盡管本研究取得了顯著的成果，但仍有一些進一步的研究方向和技術改進建議值得關注：

（1）工業化應用： 在將該方法應用于工業生產時，需要考慮實際生產規模、成本效益等因素，確保其在實際應用中的可行性。

（2）其他分子純化： 探索該方法在其他分子純化中的應用，尤其是類似結構的分子，拓展其應用范圍。

（3）環保考量： 在方法推廣和應用中，考慮環保因素，如洗脫液的處理和再利用，減少環境負擔。