Nghiên cứu điều kiện lên men thích hợp agrobacterium tumefaciens tái tổ hợp sinh tổng hợp coenzyme q10và điều kiện thu nhận

LỜI CẢM ƠN
Trước tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới PGS.TS.
Trương Quốc Phong, trưởng phòng Proteomic, Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển
Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã hướng dẫn tận tình, chu
đáo và dìu dắt tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới NCS Nguyễn Việt Phương , đã có những
đóng góp quý báu trong quá trình thực hiện luận văn.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã quan tâm, ủng hộ và
động viên tôi trong suốt quá trình nghiên cứu đề tài.
Do điều kiện, khả năng và thời gian thực hiện đề tài có giới hạn nên đề tài
không thể tránh khỏi những sai sót. Tôi rất mong nhận được sự đóng góp của quý
thầy cô và các bạn để đề tài của tôi được hoàn thiện hơn!
Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 15 tháng 01 năm 2016
Học viên thực hiện

Nguyễn Thị Phương Hạnh

1


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan: Luận Văn tốt nghiệp: “Nghiên cứu điều kiện lên men
thích hợp Agrobacterium tumefaciens tái tổ hợp sinh tổng hợp coenzyme Q 10 và
điều kiện thu nhận” là kết quả nghiên cứu của tôi cùng với nhóm nghiên cứu đề tài
“Nghiên cứu quy trình công nghệ tạo chế phẩm CoQ10 từ Agrobacterium
tumefaciens tái tổ hợp để sản xuất thực phẩm chức năng” mã số ĐT.07.14/CNSHCB
của Bộ Công thương, được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của
PGS.TS:Trương Quốc Phong, Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển CNSH, Viện Công

nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.
Nội dung luận văn có tham khảo và sử dụng các tài liệu, thông tin được đăng
tải trên các tác phẩm, tạp chí và trang web theo danh mục tài liệu kham khảo của
luận văn.

Hà Nội, ngày 15 tháng 01 năm 2016
Học viên thực hiện

Nguyễn Thị Phương Hạnh

2


MỤC LỤC

3


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU TÓM TẮT
STT

Kí hiệu

Tên

1

ATP

Adenosine triphosphate

2

CoQ10

Coenzyme Q10

3

DPS

Decaprenyl diphosphate synthase

4

DXS

1- deoxy-D- xylulose 5- phosphate synthase

5

DMAPP

Dimethylallyl diphosphate

6

EDTA

Ethyldiamin tetraaxetic acid

7

FPP

Farnesyl phosphate

8

IPP

Isopentenyl diphosphate

9

MEP

2-C-methyl-D-erythritol 4-phosphate

10

MVA

Mevalonate

11

Phba

p-hudroxybenzoic acid

12

CSL

Corn steep Liquor

13

Da

Dalton

14

Cfu

Colony forming unit

15

CoQ

Coenzyme Q

16

CoQ10

Coenzyme Q10

17

CoQ10H2

Coenzyme Q10quinol

18

HPLC

High-performance liquid chromatography

19

DO

Dissolved oxygen

4


MỤC LỤC HÌNH ẢNH
DANH MỤC BẢNG BIỂU

5


TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Coenzym Q10 có vai trò quan trọng trong quá trình sinh tổng hợp ATP và là

một chất chống oxy hóa mạnh. Chúng đã được sử dụng nhiều làm thực phẩm chức
năng; ứng dụng trong y tế và bổ sung vào mỹ phẩm như một chất chống oxy hóa,
chống lão hóa. Hiện nay, việc sản xuất CoQ10 và các chế phẩm từ CoQ10 ngày
càng được quan tâm và gia tăng.
Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu được điều kiện lên men thích hợp
Agrobacterium tumefaciens tái tổ hợp sinh tổng hợp coenzyme Q10 và điều kiện
tách chiết hiệu quả để tạo phức Coenzym Q10 với Beta-Cyclodextrin có khả năng
tan trong nước, phục vụ tạo chế phẩm CoQ10
Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã sử dụng chủng Agrobacterium
tumefaciens DPXS12 tái tổ hợp để lên men sinh tổng hợp CoQ10 bằng các phương
pháp lên men khác nhau. CoQ10 được tách chiết từ Agrobacterium tumefaciens
bằng phương pháp xử lý bằng ethanol và hexan. CoQ10 thu được sẽ được nghiên
cứu tạo phức với Beta Cyclodextrin và nghiên cứu các đặc tính của phức.

6


MỞ ĐẦU
Coenzyme Q10 (CoQ10) là hợp chất tự nhiên tìm thấy ở hầu hết tế bào trong
cơ thể người, động vật.... là một coenzyme quan trọng trong chuỗi vận chuyển điện
tử trên màng tế bào sinh vật nhân sơ và trên màng ty thể của tế bào sinh vật nhân
thực,có vai trò quan trọng trong việc sản xuất ATP nguồn năng lượng của cơ thể.
Nhờ hoạt tính chống oxy hóa và chức năng tăng cường miễn dịch của CoQ 10 nên
CoQ10 đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như: y-tế nhằm ngăn ngừa, điều trị
nhiều bệnh về tim mạch, tiểu đường, parkinson, ung thư...., bổ sung vào mỹ phẩm
như một chất chống oxy hóa, chống lão hóa và phổ biến hiện nay sản xuất CoQ 10
làm thực phẩm chức năng.
Với nhiều ứng dụng có lợi như vậy nên nhu cầu về CoQ 10 ngày một tăng. Để
đáp ứng nhu cầu đó, nhiều giải pháp được đưa ra như tổng hợp hóa học (bán tổng
hợp) tách chiết từ động vật và tổng hợp sinh học. Do CoQ10 có cấu trúc phức tạp

nên hiện nay CoQ10 đang được tập trung nghiên cứu sản xuất bằng con đường sinh
học nhờ vi khuẩn như Agrobacterium tumefaciens, Sporobolomyces salmonicolor,
Rhodobacter sphaeroides, P. denitrificans...
Vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens( A. tumefaciens) hiện nay là một trong
những vi khuẩn đang được sử dụng để nghiên cứu sản xuất CoQ 10, do chúng có
nhiều ưu điểm như có hàm lượng CoQ 10 tương đối cao so với các vi sinh vật khác,
chỉ tổng hợp CoQ10, môi trường nuôi đơn giản, rẻ tiền, phù hợp sản xuất ở quy mô
công nghiệp.
Xuất phát từ những lý do nêu trên chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài
“Nghiên cứu điều kiện lên men thích hợp Agrobacterium tumefaciens tái tổ hợp
sinh tổng hợp coenzyme Q10 và điều kiện thu nhận’’
Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành lên men chủng A. tumefaciens
DPXS12 tái tổ hợp sinh tổng hợp CoQ 10 bằng các phương pháp lên men khác nhau
để lựa chọn phương pháp lên men phù hợp . Nghiên cứu thu nhận CoQ10 từ sinh
khối A. tumefaciens và đồng thời xác định một số đặc tính cơ bản của CoQ10

7


Nội dung nghiên cứu gồm:
-

Khảo sát một số kỹ thuật và điều kiện lên men A. tumefaciens tái tổ hợp

sinh tổng hợp CoQ10.
-

Khảo sát các phương pháp tách chiết và thu CoQ10 từ chủng

Agrobacterium tumefaciens -tái tổ hợp.

-

Khảo sát một số đặc tính của CoQ10

8


PHẦN I. TỔNG QUAN

1.1. Coenzyme Q10
1.1.1. Khái niệm

Vào năm 1957, TS. FGrane (Winconsin - Mỹ) đã phân lập được từ tim bò
một chất màu vàng trong nghiên cứu của ông về hóa sinh học của chuỗi vận chuyển
điện tử ty thể(-còn gọi là chuỗi hô hấp), hay hợp chất đó gọi là CoQ10.
Coenzym Q (CoQ) cấu trúc hóa học gồm một vòng quinone và mạch bên
isopren. CoQ là thành phần quan trọng trong chuỗi vận chuyển điện tử được tìm
thấy trong rất nhiều loài sinh vật. Ubiquinone-10 hay Coenzyme Q10 (CoQ10), là
một trong những loại coenzyme tham gia vào chuỗi vận chuyển điện tử bám màng ở
cả prokaryote và eukaryote.
Có nhiều loại CoQ khác nhau tùy theo mạch bên (R) của cấu trúc hóa học
chứa nhiều hay ít isopren. Ví dụ coenzyme Q6 có mạch R gồm 6 isopren (có ở một
số vi sinh vật), và coenzyme Q10 có R gồm 10 isopren (ở ty thể của động vật), ở
thực vật có chất tương tự là plastoquinon. Là một hợp chất giống vitamin ưa béo
nằm trong hệ thống vận chuyển điện tử bám màng ở cả prokaryote và eukaryote.
Mỗi loại CoQ chiếm ưu thế phụ thuộc từng loài. Ví dụ, Saccharomyces cerevisae
chủ yếu sản xuất CoQ6, Escherichia coli chủ yếu sản xuất CoQ8, và A. tumefaciens
chủ yếu sản xuất CoQ10. Ở người chỉ có CoQ10, các CoQ6 ÷ CoQ9 khi theo thức ăn
vào cơ thể sẽ được biến đổi thành CoQ10.[ 7]
1.1.2. Cấu tạo

Coenzyme Q10 (2,3-dimethoxy-5-methyl-6-multiprenyl-1,4-benzoquinone)
có công thức phân tử C59H90O4, khối lượng mol phân tử: 863,34 g/ mol. [10]
Công thức cấu tạo gồm một vòng quinone và 10 đuôi isoprene (tạo chuỗi
poly isoprene kị nước)

9


Hình 1.1. Các trạng thái khác nhau của CoQ10 [17]
Coenzyme Q có thể tồn tại dưới 3 trạng thái: dạng khử ubiquinol (CoQH2),
dạng trung gian (CoQH •), và dạng oxy hóa ubiquinone (CoQ).[17]
Các chức năng oxy hóa khử của ubiquinol trong sản xuất năng lượng cho cơ
thể và chất chống oxy hóa dựa trên khả năng trao đổi hai electron trong một chu kỳ
oxy hóa khử giữa ubiquinol (dạng khử) và ubiquinone (dạng oxy hóa).
CoQ10 là một chất chống oxy hóa tan trong chất béo và nó giúp bảo vệ các
cấu trúc sống khỏi sự phá hủy của gốc tự do từ cả hai nguồn nội sinh và ngoại sinh.
Nhờ khả năng khuếch tán dễ trong lớp màng lipid, CoQ 10 góp phần bảo vệ màng
lipid tế bào.

10


Hình 1.2. Vị trí của CoQ10 trong lớp kép lipid
1.2. Đặc tính
1.2.1. Đặc tính lý hóa
Coenzyme Q10 là một hợp chất kị nước, tan trong chất béo và các dung môi
phân cực, có những tính chất tương tự như vitamin. [12]
Bảng 1.1: Khả năng hòa tan của CoQ10 trong các dung môi khác nhau ở 200C [12]
Dung môi

Dạng OXH

Dạng Khử

n-Dodecane

Mmol. dm-3
653

Mmol. dm-3
75

n-Undecane

653

55

n-Decane

653

85

n-Hexane

1053

105

Diethyl ether

2303

-

Benzene

>270

240

Chloroform

>390

370

Acetone

40

100

Ethanol

5,8

20

N,N-Dimethyl Formamide

40

190

N-Methyl Formamide

2,3

4,0

Formic acid

Không tan

Không tan

1,4-Butanediol

Không tan

Không tan

1,3-Butanediol

Không tan

Không tan

11


1,2-Propanediol

Không tan

Không tan

1,3-Propanediol

Không tan

Không tan

0,2

4,6

2-Amino Ethanol

Không tan

Không tan

Nước

Không tan

Không tan

Formamide

-

Tình bền nhiệt CoQ10
Theo Kommuru và cộng sự (2001) đã nghiên cứu sự ảnh hưởng của nhiệt độ

tới hoạt tính của CoQ10 trong vòng 16 tháng ở các nhiệt độ 37, 45 và 55 0C. Họ thấy
rằng CoQ10 rất ổn định và dự đoán rằng để mất 90% hoạt tính CoQ 10 phải mất 6,3
năm ở nhiệt độ 370C. [38]
Năm 2009 và cs nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đến hoạt tính CoQ 10 ở nhiệt
độ cao sau 92 giờ còn 96,3% hoạt tính. Còn theo dõi ở điều kiện nhiệt độ phòng
nhóm tác giả thấy rằng hoạt tính còn 99,9 ± 0,1%. Gần như không có sự thay đổi.
[39]
- Ảnh hưởng của ánh sáng
Theo nghiên cứu của Fir và cộng sự [39] CoQ10 bị phá hủy 27% dưới ánh
sáng của tia cực tím sau 120 phút ở nhiệt độ phòng. Một số nghiên cứu trước đây
cũng cho thấy CoQ10 bị nhạy cảm với ánh sáng và bị phân hủy đến 80% sau 15 ngày
chiếu sáng bởi ánh sáng tự nhiên [40]. Sự giảm nhanh hàm lượng CoQ10 khi bị
chiếu sáng bởi ánh sáng mặt trời là do tác động của tia cực tím. Từ các dữ liệu này
cho thấy CoQ10 là nhạy cảm với ánh sáng, cần thiết phải tránh ánh sáng trong quá
trình tách chiết cũng như bảo quản.
1.2.2. Đặc tính sinh học
Ngoài vai trò quan trọng trong việc sản sinh năng lượng theo yêu cầu, CoQ 10
còn là một trong các chất chống oxy hoá tự nhiên được tìm thấy trong thiên nhiên.
CoQ10H2 là chất chống oxy hóa chỉ hòa tan trong lipid được tổng hợp trong các mô
động vật. CoQ10H2 có thể hoạt động như một chất chống oxy hóa trực tiếp như ngăn
ngừa sự peoroxy hóa lipid ty thể, hoặc gián tiếp, bằng cách tái chế α-tocopherol

(vitamin E). Bên cạnh đó, CoQ10 bảo vệ protein và các axit nucleic (DNA, RNA)
12


khỏi sự tiêu hủy của các gốc tự do. CoQ 10 cũng ức chế collagenase - loại enzyme
phá hủy các mô liên kết của da. [6]
Weber và cs (2001) đã nghiên cứu ảnh hưởng của việc uống 90 mg
CoQ10/ngày tới khả năng chống oxy hóa trên các đối tượng khỏe mạnh. Họ đã chỉ ra
rằng uống CoQ10 có thể làm giảm tốc độ của các phản ứng oxy hóa. Theo Papas
(1999) chức năng oxy hóa của coenzyme Q10 xảy ra theo hai cơ chế sau:
-

Chống oxy hóa dây chuyền và làm giảm các gốc peroxyl (ROO*) và alcoxyl
CoQH + ROO* → Q* + ROOH

-

CoQ10 tương tác với gốc tự do vitamin E thông qua một phản ứng oxy hóa
khử do đó có khả năng tái tạo vitamin E và vitamin C cũng tương tự như thế.
CoQH + TO* → Q* + TOH
Nghiên cứu gần đây cũng đã cho thấy chức năng của nó trong biểu hiện gen liên

quan đến con người như tín hiệu tế bào, chuyển hóa, và vận chuyển các chất. [3,4]
1.3. Nguồn thu CoQ10
CoQ10 được sản xuất từ ba phương pháp: lên men (tổng hợp sinh học), tổng
hợp hóa học hoặc tách chiết từ mô động vật. Tổng hợp sinh học CoQ10 được sử
dụng nhiều hơn so với tổng hợp hóa học hoặc tách chiết từ mô động vật.
CoQ10 có mặt với số lượng nhỏ trong nhiều loại thực phẩm, nhưng có nhiều
trong các loại nội tạng như tim, gan, thận, cũng như thịt bò, dầu đậu nành. Một số
loài cá như cá thu, cá trích là những nguồn tài nguyên có chứa hàm lượng dầu và

CoQ10 cao trong mô cơ của chúng [16]. Ngoài ra CoQ10 cũng có trong trái cây, cây
thuốc lá và rau nhưng với hàm lượng ít [22]
Có rất nhiều vi sinh vật, bao gồm các vi khuẩn (Agrobacterium,
Rhodobacter,

Paracoccus

Saitoella,Schizosaccharomyces)

..)

và

nấm

men(Candida,

Rhodotorula,

được công bố là những vi sinh vật sản xuất

CoQ10[1]. Nấm men Saccharomyces cerevisiae cũng đã được nghiên cứu tối ưu
quá trình sản xuất CoQ10 [13]. Trong một số loài nấm mốc như Neurospora crassa
và Aspergillus fumigatus cũng sinh tổng hợp CoQ10 nhưng với hàm lượng rất thấp.
Đặc biệt nghiên cứu hiện nay tập trung vào vi khuẩn Agrobacterium
tumefaciens. Nó là một trong những vi khuẩn đang được sử dụng để sản xuất
13


CoQ10 hiện nay do chúng có nhiều ưu điểm như hàm lượng CoQ10 tương đối cao

so với các vi sinh vật khác, chỉ tổng hợp CoQ10, môi trường nuôi đơn giản, rẻ tiền,
phù hợp sản xuất ở quy mô công nghiệp. Khá nhiều nghiên cứu theo hướng cải biến
Agrobacterium tumefaciens cho kết quả khả quan như: Chủng đột biến
Agrobacterium tumefaciens AU-55 có thể sản sinh 180 mg CoQ10/lít dịch lên men
trong 58 giờ và hàm lượng CoQ10 là 4,5 mg/g sinh khối khô. Chủng đột biến R.
sphaeroides Co-22-11 có thể sản xuất CoQ10 được 346,8 mg/l với hàm lượng 8,7
mg/g sinh khối khô dưới điều kiện thông khí giới hạn
Để đáp ứng nhu cầu ứng dụng CoQ 10 đang gia tăng mạnh, bên cạnh việc
nghiên cứu nâng cao hiệu suất sinh tổng hợp CoQ 10 của các chủng tự nhiên hoặc
chủng đột biến bằng các biện pháp thay đổi điều kiện lên men, đột biến hóa học,
một giải pháp có hiệu quả là tạo các chủng tái tổ hợp. Trình tự nguyên vẹn hoặc cải
biến của các gen tăng cường quá trình tổng hợp CoQ10 được đưa vào vật chủ không
sinh độc tố, đã được nghiên cứu kỹ các đặc tính và dễ dàng điều khiển quá trình
biểu hiện gen ngoại lai. Phương pháp đang được nghiên cứu nhiều là đưa các gen
mã hóa các enzyme chìa khóa của quá trình tổng hợp CoQ 10 vào các chủng vi sinh
vật tái tổ hợp. Để sinh tổng hợp CoQ10 có 2 gen vai trò quan trọng dxs và dps. Bởi
vì bước quan trọng nhất trong quá trình tổng hợp CoQ 10 ở con đường MEP (Non –
Mevalonate pathway) được coi là bước tổng hợp DPS (decaprenyl diphosphate
synthase)- mạch

nhánh của CoQ 10. Hơn nữa, DXS (1-deoxy-D-xylulose 5-

phosphate synthase) cũng tham gia quá trình tạo isopentenyl diphosphate- thành
phần của mạch nhánh. Vì vậy, để nâng cao năng suất của CoQ 10 , cần phải đưa hai
gen biểu hiện dps và dxs vào tế bào vật chủ.
Do đó, một chiến lược tốt hơn là tăng biểu hiện đồng thời của các gen dxs và
dps ở một chủng sinh CoQ10. Vector biểu hiện pGPRX chứa các gen dps và dxs của
A. tumefaciens được thiết kế và biến nạp vào A. tumefaciens sản xuất CoQ10.Các điều
kiện nhân nuôi của A. tumefaciens pGPRX như nhiệt độ, pH, không khí, và tốc độ
khuấy được tối ưu hóa để sản xuất CoQ10 nhiều nhất. Với nồng độ tối ưu của bột cao

ngô, (NH4)2S04, và oxy hòa tan, nồng độ CoQ10 cao nhất 744,2 mg/L đạt được với
thành phần CoQ10 đặc hiệu là 11,4 mg/g sinh khối khô. Chính vì vậy, A. tumefaciens
là vi sinh vật chủ sản xuất CoQ10 trong công nghiệp đầy triển vọng. [11]
14


1.4. Cơ chế sinh tổng CoQ10
Sinh tổng hợp của CoQ10 có nhiều bước phức tạp, bao gồm ba bước chính [11]:
-

Tổng hợp cấu trúc mạch nhánh isoprene

-

Tổng hợp cấu trúc tiền thân mạch vòng p-hydroxybenzoic acid (pHBA)

-

Ngưng tụ cấu trúc mạch nhánh với mạch vòng

Hình 1.3.Sơ đồ sinh tổng hợp CoQ10 ở sinh vật [11]
(Decaprenyl diphosphate được tổng hợp bởi DPS kết hợp pHBA và trải qua một
loạt các phản ứng để sản xuất CoQ10. DCME 4 -diphosphocytidyl-2-C-methylDerythritol2-phosphate, MECD2-C-methyl-D-Erythritol 2,4-cyclodiphosphate,
HMBPP4-hydroxy-3-methyl-but-2-enylpyrophosphate. con đường MEP màu xanh
lá cây, con đường MAV màu vàng, con đường chorismate màu hồng, con đường
ubiquinone màu xám)
* Tổng hợp của cấu trúc tiền thân mạch vòng p-hydroxybenzoic acid
(pHBA) - Tiền thân của vòng quinone
Sự hình thành pHBA từ Chorismate là bước đầu tiên của tổng hợp CoQ 10.
Trong E. coli phản ứng này được xúc tác bởi enzyme Chorismate pyruvatelyse mã

hóa bởi gen ubi. pHBA được xuất phát từ con đường Shikimate - con đường chìa
khóa cho tổng hợp của các amino acid thơm từ chorismate. [16]
Ngoài ra ở động vật, pHBA được hình thành từ Tyrosine do chúng thiếu con
đường Shikimate. Ở nấm men, sự tổng hợp pHBA theo 2 cách, cả trực tiếp từ
Chorismate tương tự E. coli hoặc từ Tyrosine như sinh vật bậc cao. [27]
15


•

Tổng hợp mạch nhánh isoprene.
Tất cả các isoprene được tổng hợp từ những nguyên liệu phổ biến mà tiền
thân isopentenyl diphosphate (IPP) và đồng phân của nó dimethylallyl diphosphate
(DMAPP). Hai con đường riêng biệt được biết đến là con đường mevalonate
(MVA) và con đường 2-C-methyl-D-erythritol 4-phostphate (MEP hoặc non-MVA)
sản xuất IPP. [11]
Thực vật và Streptomyces sử dụng cả hai con đường. Các vi sinh vật nhân
chuẩn như nấm mốc và nấm men thiếu con đường MEP và dựa vào con đường
MVA. Trong E. coli và có lẽ hầu hết các vi khuẩn và tảo lam, sử dụng con đường
MEP. [28]
Sự tổng hợp IPP sử dụng con đường MEP được bắt đầu bằng phản ứng giữa
pyruvate và glyceraldehyde-3-phosphate (GA3P) để hình thành sản phẩm đầu tiên
là 1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate (DXP) với sự xúc tác của enzyme DXS. DXP
tiếp tục biến đổi thành MEP bởi enzyme DXP reductoisomerase (DXR) mã hóa bởi
gen ispC (dxr). Một chuỗi các enzyme phụ (thêm vào) con đường MEP mã hóa bởi
ispD (ygbP), ispE (ychB), ispF (ygbB), ispG (gcpE) và ispH (lytB) được sử dụng
trong các phản ứng liên tiếp sau đó để biến đổi MEP thành IPP và DMAPP- sản
phẩm được đồng phân hóa bởi enzyme idi. [41]
Sự tổng hợp IPP sử dụng con đường MVA bắt đầu với sự chuyển đổi của 3
phân tử acetyl-CoA thành MVA thông qua acetoacetyl-CoA và HMG-CoA. MVA

được biến đổi thành MVA diphosphate bằng 2 quá trình phosphoryl hóa trung gian
dưới sự xúc tác của enzyme MVA kinase và phospho-MVA kinase. Trong bước tiếp
theo, MVA diphosphate tiếp tục dehydration-decarboxylation, phản ứng cần cung
cấp ATP, kết quả hình thành IPP. Enzyme IPP isomerase xúc tác để đồng phân hóa
IPP thành DMAPP. [11]
Trong bước tiếp theo farnesyl phosphate (FPP) synthase biến đổi IPP và
DMAPP kết quả hình thành GPP và FPP. Sản phẩm được kéo dài bởi enzyme DPS
hình thành decarpenyl diphosphate. [16]
Nhiều gen mã hóa enzyme DPS được tách dòng từ các sinh vật khác nhau
như: S. pombe, Gluconobacter suboxydans, A. tumefaciens, Paracoccus
denitrificans. [41]
16


•

Tham gia hoặc ngưng tụ của hai cấu trúc này (Sự biến đổi cấu trúc vòng)
Sự hình thành prenyl là bước đầu tiên trong sự biến đổi cấu trúc vòng và
được điều hòa bởi một enzyme liên kết màng pHBA: decaprenyl diphosphate
transferase. Trong con đường sinh tổng hợp CoQ 10, enzyme pHBA:decaprenyl
diphosphate transferase vận chuyển chuỗi bên isoprene đến cấu trúc quinone pHBA.
Phản ứng biến đổi vòng, bao gồm một phản ứng decarboxyl hóa, ba phản ứng
hydroxyl hóa và ba phản ứng methyl hóa, diễn ra theo các kiểu khác nhau ở
prokaryotes và eukaryotes. Chiều dài của chuỗi bên không xác định bởi cấu trúc đặc
trưng của pHBA: decaprenyl diphosphate transferase mà phụ thuộc vào bản chất
của chuỗi isoprene. [11]
1.5. Phương pháp lên men vi sinh vật
1.5.1. Các phương pháp lên men
Hầu hết các quá trình lên men vi sinh vật trong công nghiệp đều sử dụng quá
trình lên men batch hoặc fed-batch.

Trong lên men batch, quá trình nuôi cấy bắt đầu khi môi trường nuôi cấy
được đưa vào thiết bị lên men cho đến khi dinh dưỡng trong môi trường cạn kiệt.
Trong fed-batch, một phần môi trường được đưa vào thiết bị lên men và các chất
dinh dưỡng được thêm vào gián đoạn hoặc liên tục trong suốt quá trình nuôi cấy
cho đến khi đạt được lượng sản phẩm tối đa.Điểm cơ bản của fed-batch là hàm
lượng chất dinh dưỡng trong môi trường nuôi cấy có thể kiểm soát được. Mặc dù,
lên men batch dễ dàng thực hiện và không cần thêm thiết bị cho chất dinh dưỡng bổ
sung, nhưng quá trình sản xuất công nghiệp chủ yếu sử dụng fed-batch. Lý do chính
là quá trình fed batch có thể cho năng suất tốt hơn thông qua việc tăng sản lượng,
giảm thời gian lên men, đặc biệt khi nồng độ cao hay sự thay đổi nồng độ của một
chất dinh dưỡng nào đó ảnh hưởng tới sản lượng hay năng suất. Những ưu điểm của
fed-batch gồm:
Trong quá trình lên men vi sinh vật, nhiều trường hợp, để đạt được sản lượng
cao trong phương pháp lên men batch, đòi hỏi hàm lượng dinh dưỡng cao trong quá
trình nuôi cấy. Nồng độ dinh dưỡng cao trong môi trường đôi khi làm ức chế sự
phát triển của vi sinh vật làm giảm sản lượng sản phẩm. Bằng cách hạ thấp nồng độ
17


đường ban đầu và bổ sung sau đó, tổng thời gian nuôi cấy, có thể rút ngắn thời gian
và trong một số trường hợp, sản lượng có thể được tăng lên.
Trong quá trình lên men vi sinh vật, việc cung cấp quá mức nhu cầu dinh
dưỡng đôi khi dẫn đến làm giảm sản lượng do sự phát triển quá mức của tế bào
hoặc do sự thẩm thấu ngược làm ức chế sự phát triển của tế bào. Trong nhiều quá
trình, sản lượng có thể tăng cực đại bằng cách nuôi các chủng vi sinh vật trong một
lượng giới hạn của chất dinh dưỡng cần thiết thông qua việc bổ sung theo một tỉ lệ
kiểm soát được. Trong suốt pha sinh trưởng, nhu cầu oxy có thể vượt quá lượng oxy
trong thiết bị lên men. Trong trường hợp thiếu oxy trong môi trường nuôi cấy, sản
lượng sẽ giảm và kèm theo đó là các sản phẩm phụ không mong muốn. Bằng cách
sử dụng kĩ thuật fed-batch, nồng độ các chất có thể giữ ở mức thấp nhất để ngăn

chặn sự thiếu oxy.
Trên thế giới cũng nghiên cứu nhiều phương pháp lên men thích hợp để sinh tổng
hợp CoQ10 như nghiên cứu lên men batch của Gu và cộng sự (2006),nghiên cứu
lên men fed-batch bổ sung 5% sucrose của Ha và cống sự (2007) [7]
1.5.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men sinh tổng hợp CoQ10
1.5.2.1. Ảnh hưởng của nguồn cacbon
Nguồn cacbon trong môi trường có vai trò thiết yếu trong sinh trưởng và
phát triển A.tumefaciens cũng như sinh tổng hợp CoQ10. Ha và cs (2007) nghiên
cứu ảnh hưởng của 7 nguồn cacbon là sucrose, glucose, fructose, xylose, galactose,
axit lactic, axit malic đến khả năng sinh CoQ 10 của chủng đột biến
A.tumefaciensKCCM10413, nhận thấy rằng hàm lượng CoQ 10 giảm dần theo thứ tự
các nguồn cacbon sau: sucrose> fructose> galactose> glucose> galate> laclate>
xylose. Sucrose là nguồn cacbon có hiệu quả hơn so với fructose, glucose trong sản
xuất CoQ10 của chủng đột biến A.tumefaciensKCCM10413. Sản phẩm CoQ10 đạt
cao nhất (89,5 mg/l) khi sucrose được sử dụng là nguồn cacbon[7] .Cũng có rất
nhiều nghiên cứu chứng minh sucrose là nguồn cacbon hiệu quả nhất trong quá
trình lên men sinh tổng hợp CoQ10 từ A.tumefaciens.[17]
1.5.2.2. Ảnh hưởng của nguồn nitơ

18


Nguồn nitơ cần thiết đối với A.tumefaciens nói riêng, vi sinh vật nói chung.
Giúp vi sinh vật sinh trưởng, phát triển, sinh tổng hợp CoQ10.
Nguồn nitơ và hàm lượng nitơ trong môi trường sinh tổng hợp CoQ 10 đóng
vai trò quan trọng. Để nghiên cứu ảnh hưởng nguồn nitơ tới hàm lượng CoQ 10 sinh
ra của chủng A.tumefaciensKCCM10413, Ha và cs (2007) tiến hành chuẩn bị môi
trường nuôi trong bình tam giác 500 ml với các nguồn nitơ khác nhau như: bột chiết
cao ngô, cao nấm men, peptone, cao malt casein, troytone, soytone. Kết quả cho
thấy nguồn nitơ mà vi khuẩn sử dụng cho hàm lượng CoQ 10 cao là bột chiết cao ngô

(2,05mg/g sinh khối khô) và sinh khối tế bào đạt 41,8g/l so với các nguồn nitơ khác
[7]. Cũng có nhiều công trình nghiên cứu sử dụng bột chiết cao ngô cho quá trình
lên men sinh tổng hợp CoQ 10 từ A.tumefaciens[26, 23]. Một số các nghiên cứu cho
thấy sự kết hợp giữa các nguồn nitơ khác nhau trong sinh tổng hợp CoQ 10. Ngoài
các nguồn nitơ hữu cơ như cao nấm men, peptone, bột chiết cao ngô thì (NH4)2SO4
cũng được sử dụng là nguồn nitơ vô cơ kết hợp cho sinh tổng hợp CoQ 10. Nuôi cấy
trong điều kiện lên men theo mẻ 5 lít CoQ 10 từ A. tumefaciens 1.2554 đạt 20,62 mg/l
khi kết hợp bột chiết cao ngô với (NH4)2SO4. [25]
1.5.2.3. Ảnh hưởng khoáng chất
Nguồn khoáng dù chỉ cần một lượng rất nhỏ nhưng là một trong những
thành phần rất quan trọng, không thể thiếu, giúp vi khuẩn có thể sinh trưởng, phát
triển và tổng hợp ra CoQ 10. Vì vậy cần cung cấp đủ các nguyên tố đa lượng và vi
lượng.Các nguyên tố đa lượng bao gồm P, S, K, Ca, Mg... Photpho tham gia cấu tạo
nên hầu hết chất hữu cơ rất quan trọng trong tế bào. Lưu huỳnh tham gia vào thành
phần một số axit amin. Kali tham gia vào quá trình trao đổi gluxit. Mg 2+ tham gia
quá trình hoạt hóa hoạt động hầu hết enzyme.
Chủng A.tumefaciensKCCM10413sử dụng muối MgSO4.7H2O, CaCO3 như
nguồn cung cấp chất khoáng một cách có hiệu quả trong quá trình nuôi cấy [7].
Trong nghiên cứu chúng tôi dung nguồn (NH 4)2SO4, K2HPO4, KH2PO4,
MgSO4.7H2O làm nguồn cung cấp khoáng.
1.5.2.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ

19


Nhiệt độ tối ưu để sinh tổng hợp CoQ 10 của A. tumefacienscó sự khác nhau
giữa các chủng nằm trong khoảng 280C – 320C. A. tumefaciensKCCM10413 là 32˚C
khối lượng sinh khối tế bào đạt 32,4g/l; hàm lượng CoQ 10 đạt 6,9mg/ sinh khối tế
bào khô. [7]
Cheong và cs (2008) lên men chủng A. tumefaciens KCCM-10554 đã xác

định được nhiệt độ tối ưu trong quá trình lên men là 32 oC [17].Theo Tian (2009)
nhiệt độ lên men chủng A. tumefaciens 1.2554 là 28˚C [22].Trong khi đó nhiệt độ
lên men chủng A. tumefaciens KY-3085 (ATCC4452) là 30˚C. [23]
1.5.2.5. Ảnh hưởng của pH môi trường
Tại các giá trị pH từ 6,0 đến 8,0 thì hàm lượng CoQ 10 (7,04 mg/g sinh khối tế
bào khô) và nồng độ CoQ10 (254mg/l) của A. tumefaciensKCCM10413 đạt giá trị
cao nhất. Hàm lượng CoQ10 thay đổi không đáng kể với điều kiện nhiệt độ nhưng
điều kiện pH có ảnh hưởng lớn. Hàm lượng CoQ 10 tại pH = 7,0 (7,04 mg/g sinh
khối khô) cao hơn tại pH = 7,5 (5,43 mg/g sinh khối khô và sản phẩm CoQ 10 cao
nhất (254 mg/l) tại pH = 7,0 mặc dù khối lượng sinh khối tế bào cao nhất (37,0 g/l)
tại pH 7,5. Tại pH = 8,0 hàm lượng CoQ10 giảm đi 4,11 mg/g sinh khối khô. Tại pH
= 6,0 khối lượng sinh khối tế bào và hàm lượng CoQ 10 giảm đi tương ứng là 24 g/l
và 6,58 mg/g sinh khối khô. Sản phẩm CoQ10 cao nhất tại pH = 7,0 và giảm dần tại
pH axit và pH kiềm [7].Yoshida (1998) cũng tiến hành lên men chủng
Agrobacterium tumefaciens KY-3085 (ATCC4452) tại pH 7. Trong khi đó, Tian
(2010) và Yuan (2012) đã tiến hành lên men chủng đột biến A. tumefaciens 1.2554 tại
pH 7,2. [20, 24]
1.5.2.6. Ảnh hưởng của oxy hòa tan:
Ha và cs (2007) nghiên cứu sự ảnh hưởng của nồng độ oxy hòa tan tới khối
lượng sinh khối tế bào và hàm lượng CoQ 10của A. tumefaciensKCCM10413 trong
96 giờ. Các nồng độ oxy hòa tan được kiểm soát theo 3 khoảng 0-10%, 10-20% và
20-30% được điều chỉnh bằng tốc độ khuấy. Kết quả cho thấy, ban đầu nồng độ DO
chưa được kiểm soát nhưng sau 24 giờ nuôi ấy, nồng độ DO được giới hạn từ 010%, 10-20% và 20-30%. Khối lượng sinh khối tế bào khi chưa điều chỉnh nồng độ
DO là 36,5 g/l sau 24 giờ và không tăng thêm. Khi nồng độ DO tăng lên thì hàm

20


lượng CoQ10 cũng tăng, tuy nhiên khối lượng sinh khối tế bào (48,4 g/l) và sản
phẩm CoQ10 đạt 320 mg/l cao nhất tại nồng độ DO từ 0-10% [7].. Với nhiều nghiên

cứu khác, đã khẳng định nồng độ oxy hòa tan ảnh hưởng khá nhiều tới hiệu quả
tăng cường trong sản xuất CoQ10.
1.6. Các phương pháp tách chiết và thu nhận CoQ10
Coenzym Q10 nằm chủ yếu ở lớp màng plasma của A. tumefaciens, vì vậy
cần phá vỡ tế bào để giải phóng CoQ10 ra khỏi tế bào đồng thời để ta thu được
CoQ10 tinh sạch, có hàm lượng cao. Trên thế giới cũng đã có rất nhiều giải pháp
cho vấn đề này.
Phần lớn tập trung theo hướng phá vỡ tế bào bằng nhiều phương pháp để
CoQ10 thoát ra ngoài dung dịch. Sự tách chiết dựa trên khả năng hòa tan khác nhau
của CoQ10 trong các dung môi phân cực. Theo Suk-Jin Ha và Cs (2009), khi thực
hiện với chủng Agrobacterium tumefaciens sinh khối được bổ sung dung dịch ly
giải tế bào (Cellytic B, B7435, Sigma); ủ 30 phút; bổ sung hỗn hợp dung môi
propanol và hexane (3:5) vào dịch ly giải tế bào và trộn mạnh. Chiết thu pha trên
sau đó đêm cô đặc, sản phẩm thu được đưa vào hệ thống HPLC với Capcell Pak cột
C18 (Shodex, Showa, Japan) kết hợp với UV detector (275nm), rửa giải với 1 hỗn
hợp dung dịch methanol và ethanol (13:7) ở tốc độ chảy 1,0 ml/phút.
Một nghiên cứu khác của Prafull Ranadive và cs (2011) thực hiện với chủng
Sporidiobolus johnsonii ATCC 20490. Dịch nuôi được ly tâm 1000 vòng/phút trong
20 phút để thu sinh khối. Sau đó được chiết với ethanol 100% bằng cách đun nóng
và lắc ở 60oC trong 3 giờ. Tế bào được loại bỏ bằng phương pháp ly tâm và lớp
ethanol được chiết lại với 20 ml hexane tỉ lệ 1:1 so với ethanol 100% . Lớp hexane
được tách ra, cô đặc tới 1 ml và đưa vào sắc ký để định lượng. [15]
Siêu âm cũng là phương pháp phá vỡ tế bào thường được sử dụng. Sóng siêu
âm chuyển động hình sin, có đặc điểm là cao tần (18kHz- 1MHz) bước dịch chuyển
nhỏ (dưới 50µm), vận tốc vừa phải (vài m.S-1) và gia tốc rất lớn (tới 80000g), sóng
siêu âm tạo nên hiện tượng sủi bong bóng khi tần số âm thanh đủ lớn để tạo nên vô
số các vi bọt (microbubles) tại các vùng tập trung sinh khối trong chất lỏng. Các bọt
sẽ lớn lên trong pha dãn của sóng âm thanh và bị xẹp đi trong pha nén. Việc xẹp các

21

bóng bọt sẽ chuyển năng lượng âm thanh thành năng lượng cơ học ở dạng các sóng
gây sốc tương ứng với áp suất hàng ngàn atmosphere (300Mpa). Năng lượng này
truyền chuyển động tới các bộ phận tế bào. Các tế bào bị phá vỡ khi động năng của
các bộ phận này trong tế bào lớn vượt quá độ vững chắc của vách tế bào [2]. Vì vậy,
Tian. Y. (2010) thực hiện với chủng Agrobacterium tumefaciens 1.2554 như sau:
sinh khối sau ly tâm bổ sung đệm 2mM Tris HCl (pH 7.5), (tỉ lệ 1: 2 so với dịch
nuôi) siêu âm (15 giây on, 10 giây off) W=60% trong 12 phút. Bổ sung Petroleum
ether tỉ lệ 1:1, vortex thu pha trên, lặp lại bước chiết 2 lần. Cô đặc ở 450C [20]
Thiết bị Đồng Hóa cũng là phương pháp phá vỡ tế bào được sử dụng trong tách
chiết lượng lớn.Thiết bị có đặc điểm áp suất từ 100 bar – 1600bar.Với áp suất cao
các tế bào bị phá vỡ tế bào để giải phóng CoQ10 ra khỏi tế bào đồng thời để ta thu
được CoQ10 tinh sạch
Đồng thời Tian. Y. (2010) cũng tiến hành nghiên cứu phá vỡ tế bào bằng axit
HCl. Thí nghiệm được thực hiện như sau: sinh khối sau ly tâm bổ sung axit HCl 3M
với tỷ lệ 10.8 ml/g sinh khối, ủ 850C trong 35 phút. Bổ sung Petroleum ether (tỉ lệ 1:
2 so với dịch nuôi), vortex thu pha trên, lặp lại bước chiết 2 lần. Cô đặc ở 450C [20]
Dung giải bằng enzym cũng được Hossein Shahbani Zahiri và cs, 2006 lựa
chọn. Lysozym thường thủy phân liên kết β (1-4) glucosid của các peptidoglucan
vốn tạo ra độ cứng cho tế bào vi khuẩn Gram dương và Gram âm. Lysozym thường
được liên kết với EDTA để tạo phức với canxi sẽ làm giải phóng các lipopolysacarit
và phá hủy tế bào đặc biệt là vỏ tế bào vi khuẩn gram âm [2].Hossein Shahbani
Zahiri và cs tách CoQ10 từ các tế bào E. Coli. Sinh khối sau ly tâm bổ sung lysis
buffer [8% sucrose, 5%, Triton X-100, 50 mM Tris-HCl (pH 8.0), 50 mM EDTA
(pH 8.0) and 1 mg/ml of lysozym] ủ 370C trong 30 phút. Bổ sung n-hexane: npropanol (5:3) (tỉ lệ 1: 2 so với dịch nuôi), vortex thu pha trên, lặp lại bước chiết 2
lần. Cô đặc ở 450C [25].
Ngoài ra cũng có nghiên cứu tách chiết CoQ10 từ chủng đột biến S. pombe:
Các tế bào được xử lý với 3M HCl, khuấy ở 90oC trong 80 phút. Sau khi bổ sung
dung dịch NaOH để duy trì pH 7, pellet tế bào được chiết ở nhiệt độ phòng trong

2,5 giờ với acetone. Hỗn hợp này được ly tâm và pha trên được thu và làm khô bằng
bay hơi chân không ở 30oC. (Bing Cheng và cs, 2008).
22


1.7. Ứng dụng của CoQ10
Hoạt động của CoQ10 trong cơ thể
CoQ10 là một thành phần quan trọng của chuỗi vận chuyển điện tử (chuỗi hô
hấp) trong ty thể nơi mà năng lượng thu được từ quá trình phosphoryl hóa oxy hóa
các sản phẩm của quá trình trao đổi chất axit béo, protein và carbohydrate được
chuyển thành năng lượng sinh học (ATP - adenosine triphosphate) điều khiển bộ
máy tế bào và tất cả các quá trình tổng hợp sinh học. CoQ 10 có chức năng như là
một cofactor quan trọng trong các hoạt động của hệ thống enzyme được gọi là phức
hệ I, II và III trong chuỗi vận chuyển điện tử. Nó vận chuyển điện tử từ phức hệ I
(nicotinamide adenine dinucleotide dehydrogenase) và phức hệ II (succinate
dehydrogenase) tới phức hệ III (ubiquinone-cytochrome c reductase) bằng tác dụng
của đặc tính oxy hóa khử của nó. Nó tham gia toàn bộ quá trình trên của quá trình
vận chuyển điện tử thuộc chuỗi vận chuyển điện tử, mà tại đó năng lượng sinh học
cần cho sự sống như ATP được tạo ra. Do đó, CoQ 10 có vai trò quan trọng trong
năng lượng sinh học của tế bào. [11]
CoQ10 cũng là một chất chống oxy hóa tan trong chất béo quan trọng và nó
giúp bảo vệ các cấu trúc sống khỏi sự phá hủy của gốc tự do từ cả hai nguồn nội
sinh và ngoại sinh. CoQ10 cũng có nhiều chức năng quan trọng khác trong cơ thể.
Nó giúp duy trì độ ổn định của màng và có một vai trong trong tín hiệu tế bào. [16]
1.7.1. Ứng dụng trong y học
 Giảm nguy cơ về bệnh tim mạch

Yalcin và cs (2004) đã chỉ ra mối liên quan giữa nồng độ huyết tương CoQ 10
thấp và bệnh động mạch vành, vì họ thấy rằng nồng độ huyết tương CoQ 10 ở những
bệnh nhân bị bệnh động mạch vành (0,43 μmol/L) thấp hơn so với nhóm kiểm

chứng (0,77 μmol/L) [42]. Munkholm và cs (1999) đã điều trị bệnh nhân bị bị suy
tim sung huyết với CoQ10, 200 mg/ngày và thấy rằng có thể làm giảm nguy cơ về
bệnh tim mạch [43]. Langsjoen và cs (1999) cho rằng việc duy trì nồng độ huyết
tương CoQ10 (> 3.5 μg/mL) cùng với cách bổ sung CoQ 10 có thể cải thiện chức năng
của tim [[37]. Ngoài ra, Conklin (2000) cho rằng trong quá trình hóa trị liệu, bệnh
nhân cần được cung cấp coenzyme Q10 bổ sung để ngăn chặn doxorubicin gây ra
các bệnh về tim. [44]
23


 Chức năng miễn dịch điều trị bệnh AIDS

CoQ10 cũng có khả năng tăng cường hệ miễn dịch. Barbieri và cs (1999) đã
chỉ ra rằng hàm lượng kháng thể của nhóm đối tượng sử dụng 90 mg và 180 mg
CoQ10 cao hơn so với nhóm dùng thuốc an thần [34]. Trong một nghiên cứu ở động
vật, thí nghiệm sử dụng 150 – 750 μg CoQ10 trên chuột cũng cho thấy tăng cường sự
hoạt động của tế bào và hàm lượng kháng thể đã được cải thiện một cách đáng kể
[18]. Sự giảm nồng độ CoQ10 trong máu đã được phát hiện ở các bệnh nhân mắc hội
chứng suy giảm miễn dịch AIDS [45]. Ngược lại, những người không có các triệu
chứng bị HIV dương tính có nồng độ CoQ 10 trong máu bình thường. Nồng độ CoQ10
chỉ thấp hơn với các bệnh phức tạp liên quan đến sự phát triển bệnh AIDS (ARC) và
suy giảm mạnh khi phát triển thành AIDS. Zhang và cs (1997) cho rằng, việc bổ
sung CoQ10 có thể trì hoãn sự phát triển từ ARC tới AIDS và có những kết quả tích
cực trên tỷ lệ tế bào lympho T 4/T8. Do đó dựa trên những phát hiện này coenzyme
Q10 có thể làm tăng cường chức năng miễn dịch ở người khỏe mạnh và ốm yếu. [36]
 Điều trị bệnh ung thư

Coenzyme Q10 có vai trò quan trọng đối với hoạt động hô hấp và chức năng
của tế bào. Bất kỳ sự thiếu hụt hoặc suy giảm quá trình sinh tổng hợp CoQ 10 có
thể làm ảnh hưởng chức năng tế bào. Do đó, điều mà chúng ta có thể theo dõi được

đó là sự phân chia bất thường của tế bào sẽ gây nên bệnh ung thư. Hodges và
cs (1999) cũng đã chỉ ra rằng nồng độ coenzyme Q10 ở những bệnh nhân bị ung thư
vú, ung thư phổi và ung thư tuyến tụy thấp hơn so với những người bình thường. Vì
vậy, việc nghiên cứu coenzyme Q10 có thể là tiềm năng điều trị ung thư. [36]
1.7.2. Ứng dụng trong thực phẩm chức năng
CoQ10 không những được sử dụng là thuốc mà chúng còn được bổ sung vào
thực phẩm, bổ sung chế độ ăn uống hàng ngày để cung cấp yêu cầu thường xuyên
cho năng lượng. Cơ thể có tỷ lệ tổng hợp được CoQ 10 từ tyrosin nhưng quá trình
sinh tổng hợp này cần thêm một số chất khác như: taurin, methionin, các vitamine
B5, B6, B12, C, acid folic, selen... Nếu thiếu một trong bất kỳ chất nào ở trên cũng
làm quá trình sinh tổng hợp bị ngưng trệ. Cần biết mức CoQ 10 thay đổi theo tuổi, 20
tuổi mức cao nhất, sau đó giảm dần. Người suy tim, người suy nhược cơ thể, nghiện
rượu hoặc thuốc lá, bị stress, luyện tập thể thao cường độ cao, làm việc trong môi
24


trường ô nhiễm... thì nhu cầu khoảng 30-60 mg/ngày. Với liều lượng này thì khó
thực hiện được nếu chỉ cung cấp qua chế độ ăn, vì để có 60 mg cần 1kg cá mòi hoặc
2kg thịt bò hoặc lạc. Do đó cần dùng thêm viên có chứa CoQ10. [37]
1.7.3. Trong mỹ phẩm
CoQ10 cũng là một chất thành phần trong mỹ phẩm. Nó được bổ sung vào
như là một chất chống oxy hóa, chống gốc tự do. CoQ 10 phối hợp với một số chất
khác như vitamin E, vitamin C để giúp cơ thể trẻ khỏe, chống lão hóa và ngừa ung
thư. [37]
CoQ10 được bổ sung vào mỹ phẩm có tác dụng ngăn ngừa các nếp nhăn [20,
5]. Thí nghiệm đã chứng minh rằng CoQ10 có thể hoạt động như một chất chống oxy
hóa chống lại tác động của hydro peroxide và UVA (độ hấp phụ của một số phân tử
của da tham gia vào phản ứng oxy hóa tế bào) trong quá trình nuôi cấy tế bào biểu
bì sừng và nguyên bào sợi da.

a

b

Hình 1.4. CoQ10 làm giảm bề dày nếp nhăn vùng xung quanh mắt sau 6 tháng sử
dụng. Hình 8 (b). CoQ10 làm giảm tế bào sừng trong 24 tuần sử dụng.
CoQ10 có hiệu quả trong việc bảo vệ các tế bào sừng bởi sự phá hủy của tia
UVA. CoQ10 cũng có hiệu quả đáng kể trong việc giảm sự lão hóa cơ thể người
bằng cách làm giảm nếp nhăn….CoQ10 có thể xâm nhập vào lớp biểu bì, nơi mà đó
được biến đổi từ dạng oxy hóa sang dạng khử và hoạt động như một chất chống oxy
hóa. Như chúng ta đã biết lớp biểu bì có hàm lượng tương đối cao NADPH quinone
reductase – tiền đề sản sinh ra CoQ 10 dạng khử. CoQ10 rõ ràng là có thể bảo vệ tế
bào khỏi tác hại của UVA và cả trong nuôi cấy tế bào, khi sử dụng CoQ 10 thì không
có tác dụng phụ như dị ứng. Hiện nay CoQ 10 được kết hợp với retinoic acid dùng để
điều trị bệnh lão hóa. [18]

25