培育高产菌株,实现辅酶Q10绿色生产

3周前 来源:科技日报 观看:8

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。z4Y即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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。z4Y即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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。z4Y即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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。z4Y即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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。z4Y即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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。”z4Y即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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。z4Y即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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。”z4Y即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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。z4Y即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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。z4Y即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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。z4Y即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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。”z4Y即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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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。z4Y即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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。z4Y即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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。z4Y即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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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。”z4Y即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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。z4Y即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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。”z4Y即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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。z4Y即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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。z4Y即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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。z4Y即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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。”z4Y即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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