培育高产菌株，实现辅酶Q10绿色生产

2025-02-19 09:39:40 来源：科技日报

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辅酶Q10是一种存在于所有进行有氧呼吸的真核生物中的脂溶性化合物。它在人体中分布广泛，能驱动人体细胞产生能量，具有保护心脏、提升精力、提高免疫力等作用。

此前，“2024生物制造产业化十大优秀案例”发布。其中，内蒙古金达威技术研发团队的“金达威辅酶Q10高效绿色生物制造”成功入选。2月17日，记者走进内蒙古金达威药业有限公司的工程实验室，探究辅酶Q10的绿色生物制造。

内蒙古金达威药业有限公司副总经理李丹介绍，人体内的辅酶Q10总量大约在500毫克至1500毫克之间，通常20岁左右人体内的辅酶Q10含量会达到顶峰，之后便会逐渐减少。当人体内辅酶Q10的含量下降超过25%，发生疾病的风险就会增加。辅酶Q10被广泛应用于治疗心血管疾病，同时也作为营养保健品和食品添加剂使用。

辅酶Q10的制造方法主要包括化学合成法、动植物细胞培养法以及微生物发酵法。科研人员介绍，化学合成法工艺复杂，且副反应多，动植物细胞培养法受限于原料稀缺和成本高昂，相比之下，微生物发酵法凭借工艺稳定、易于实现大规模生产以及良好的生物利用度等优势，成为辅酶Q10生产的主要方法。

过去很长一段时间，国外企业掌握着辅酶Q10的技术和市场主导权。国内企业在辅酶Q10技术研发方面起步较晚，且由于缺乏技术支持，在产量和成本控制方面处于劣势。

李丹说：“当时，我们作为技术追赶者，面临诸多困难，包括如何培育高产菌株、如何优化生产工艺以提升发酵效率，以及如何有效提取和纯化以获得高品质产品等。”

为了克服研发难题，金达威技术研发团队对辅酶Q10生物制造产业全链条进行深入研究，提出“菌种—装备—工艺一体化”的生产理念，旨在构建一条高效绿色的生物制造路径。经过三次生产工艺与装备的改造升级，团队开发出具有自主知识产权的国际领先微生物发酵工艺，用于生产辅酶Q10。

内蒙古金达威药业有限公司总经理助理陈必钦告诉记者：“目前，团队在菌种研究领域已实现重大突破，开发出包括可视化高通量筛选技术、基于全局转录因子干扰的进化策略等。同时，科研人员通过深孔板发酵技术结合特定菌种表型，实现了高产性状的高效筛选与鉴别，使得辅酶Q10的合成效率达到了历史最高水平，成功培育出辅酶Q10高产菌株。”

在装备领域，科研团队已打造出独具特色的生物传感技术和分离设备，实现了对培养过程中细菌呼吸代谢、活细胞数量、电导性、气味成分以及氧化还原状态的实时监测。

在发酵工艺领域，团队通过构建多尺度参数模型，形成了高效发酵工艺优化及精准放大工艺技术体系。在工艺提炼方面，团队创新性地构建了模拟移动床色谱、连续离交色谱以及高压层析系统相结合的新型提取工艺，显著提升了杂质去除的效率。这一工艺为胞内产物的提取、分离及纯化技术的提升，提供了切实可行路径。

未来，内蒙古金达威药业有限公司计划从多个方面推动规模化生产。“比如持续对菌株进行优化，推动新传感器的实际应用等。”李丹介绍，同时，结合数字化技术，实现生产车间的一键式操作，进一步推动绿色、智能化生产。

此外，辅酶Q10的研发与生产技术的不断进步，对其他生物制造产品的技术开发也具有协同效应。李丹说：“菌株的进化改良和发酵过程的多尺度工艺优化与放大、高效色谱提纯、结晶纯化等关键技术，如果在类似生物制造产品的新工艺研发和产业化过程中得以应用，能够迅速且高效地解决工业化过程中的同类问题。”