制备液相色谱法在辅酶Q10分离纯化中的应用研究

王洪宇，张慧君，黄 超，汪群杰

（天津中科博蕴生物技术有限公司，天津 300300）

0 引言

在当代医学和健康领域，辅酶Q10（Coenzyme Q10，CoQ10）作为一种重要的生物分子，扮演着调节能量代谢和维护细胞健康的关键角色。同时，5-脱甲氧基辅酶Q10的存在也引发了科研人员的关注，因为它可能对辅酶Q10的效能产生不利影响。随着对辅酶Q10在健康和医学领域的研究不断深入，如何高效地分离纯化辅酶Q10成为一个备受关注的课题。

本研究将采用液相色谱法作为核心技术手段，通过吸附材料的选择和洗脱液的设计，尝试在纯化辅酶Q10的过程中去除5-脱甲氧基辅酶Q10。实验中，我们将制备辅酶Q10粗提物，并在实验条件下对吸附材料和洗脱液进行优化。通过定量分析洗脱液中辅酶Q10的含量，我们将评估制备液相色谱法在纯化辅酶Q10中的应用效果。最终，本文总结实验结果，探讨液相色谱法在辅酶Q10纯化中的优势和局限，并展望其未来的应用前景。

1 辅酶Q10的制作与挑战

1.1 辅酶Q10的制备

从合适的原料中提取茄尼醇（CoQ10）的前体物质。也就是对氢氧基苯酚和异戊二烯反应，生成辅酶Q10的前体物质。此后，通过一系列催化和氧化反应，将前体物质逐步转化为辅酶Q10。

1.2 5-脱甲氧基辅酶Q10的形成与影响

然而，辅酶Q10的生产过程中容易产生5-脱甲氧基辅酶Q10这一副产物。5-脱甲氧基辅酶Q10的存在可能降低辅酶Q10的生物活性，从而影响其应用效果。

1.3 当前纯化方法的限制与挑战

在探索辅酶Q10的生物学功能和应用潜力时，纯化辅酶Q10的方法也面临着一系列挑战。目前的纯化方法尽管能够获得较高纯度的辅酶Q10，但仍存在一些限制。其中之一是针对5-脱甲氧基辅酶Q10的纯化效果不佳，由于其与辅酶Q10的相似性，常难以被有效分离。

2 液相色谱法在辅酶Q10纯化中的应用

2.1 液相色谱法原理与分类解析

液相色谱法（Liquid Chromatography，简称LC）是一种分离和纯化复杂混合物中目标成分的强大技术。其基本原理是将待分析的混合物通过液相载流相，与固定相相互作用后在固定相中分离。根据不同的分离机理和载流相的性质，液相色谱法可以细分为不同的类型，如高效液相色谱法（HPLC）、气相色谱法（GPC）、离子色谱法（IC）等。

2.2 液相色谱法的应用和优势

液相色谱法在制备液相色谱法（PLC）中的应用，对于纯化复杂混合物中的目标物质具有重要意义。PLC在辅酶Q10的纯化中可实现以下优势：

（1）液相色谱法通过优化流动相的选择和固定相的性质，能够实现高效的分离，有效去除5-脱甲氧基辅酶Q10杂质。

（2）制备液相色谱法适用于大样品量的纯化，从而实现高产率的目标产物获取。

（3）液相色谱法操作参数可精确控制，使得纯化过程稳定可控。

2.3 为什么选择液相色谱法作为解决方案

选择液相色谱法作为辅酶Q10纯化的解决方案，是基于其在复杂混合物纯化中的卓越表现，液相色谱法可以高效地分离具有相似结构的化合物，使得去除5-脱甲氧基辅酶Q10杂质成为可能。利用液相色谱法，可以获得高纯度的辅酶Q10产物，满足高质量产品的需求。液相色谱法的操作参数可调节，确保生产过程的可控性和稳定性。液相色谱法在科研和工业生产中得到广泛应用，为其在辅酶Q10纯化中的实施提供了实践基础。

3 实验方法与参数优化

3.1 样品制备与前处理的具体步骤

本发明涉及一种纯化高纯度辅酶Q10的方法，以下详细描述了样品制备与前处理步骤：

（1）样品提取：采集含有辅酶Q10的生物样品，可以是通过植物细胞培养法或微生物发酵法获得。随后，对样品进行细胞破碎或其他适当的处理，以释放目标物质。

（2）溶解提取物：将辅酶Q10粗提物溶解于适当的溶剂中，制备浓度为30 mg/mL的上样溶液。

（3）前处理：对上样溶液进行前处理，例如通过抽滤等方法去除固体颗粒和大分子杂质。

3.2 吸附材料的选择与优化

本发明中的纯化方法涉及特定的吸附材料，吸附材料的选择与优化步骤：

吸附材料选择：在该方法中，选择具有极性有机官能团键合硅胶或含有极性有机官能团的有机烃类键合硅胶作为吸附材料。极性有机官能团包括但不限于二醇基、酯基、氨基、酰胺基、脲基等。

优化条件：根据实验需求，优化吸附材料的类型和特性，确保其能够有效吸附目标物质辅酶Q10。

3.3 洗脱液组成与流速的实验设计

在本发明的纯化方法中，洗脱液的组成和流速对纯化效果至关重要。以下是实验设计的详细描述：

（1）上样与吸附：将制备好的上样溶液，浓度为30 mg/mL，以3倍柱体积/小时的流速泵入装填有选定吸附材料的吸附柱中。上样量为1.5倍柱体积。

（2）洗脱步骤：使用正己烷/乙酸乙酯(90/10，v/v)的混合物作为初始流动相，以5倍柱体积/小时的流速进行洗脱。首先进行正己烷/乙酸乙酯混合物的洗脱（7倍柱体积），然后切换至纯乙酸乙酯进行洗脱（1倍柱体积）。

（3）收集洗脱液：收集3～5倍柱体积的洗脱液，其中含有已纯化的辅酶Q10合格品。其余的洗脱液可以合并收集。

（4）浓缩和固化：采用减压旋蒸工艺对合格品及其余洗脱液进行浓缩。合格品经抽滤后，通过晾干等方法制得辅酶Q10的固体粉末。

（5）分析与验证：对合格品进行分析，使用药典中规定的方法，确认辅酶Q10的高纯度。在本实验中，结果显示辅酶Q10的收率为92%，5-脱甲氧基辅酶Q10的含量为0%。

3.4 实验结果与分析

本节将呈现实验结果，并通过插图进行更直观地展示。

图1：纯化后样品图，不含5-脱甲氧基辅酶Q10杂质

图1 纯化后样品图

图1 展示了经过本发明纯化方法处理后的样品图，可以明显看出样品中不含有5-脱甲氧基辅酶Q10杂质。

图2：纯化前样品检测图，1为5-脱甲氧基辅酶Q10；2为辅酶Q10

图2 纯化前样品检测图

图2 呈现了纯化前样品的检测结果，其中1代表5-脱甲氧基辅酶Q10，2代表辅酶Q10。

图3：5-脱甲氧基辅酶Q10分离典型层析在线图，1为5-脱甲氧基辅酶Q10；2为辅酶Q10

图3 5-脱甲氧基辅酶Q10分离典型层析在线图

图3 展示了典型的层析在线图，清楚地显示了5-脱甲氧基辅酶Q10和辅酶Q10的分离情况。

4 实验结果与分析

在这一部分，我们将详细呈现实际实验的结果，并对这些结果进行深入的分析和解释。

4.1 洗脱液中辅酶Q10纯度与产率的定量结果

首先，我们将辅酶Q10粗提物溶解于正己烷中，形成浓度为30 mg/mL的上样溶液。通过将上样溶液以3倍柱体积/小时的流速泵入酰胺基键合硅胶吸附柱，我们成功地将辅酶Q10富集在柱中。接着，我们使用正己烷/乙酸乙酯（90/10，v/v）的混合物作为流动相，以不同的流速洗脱，最终得到了纯化的辅酶Q10合格品。

在这一步骤中，我们收集了3～5倍柱体积的洗脱液，经过浓缩和冷凝处理后得到固体粉末。经过抽滤和晾干，我们得到了最终的纯化辅酶Q10产品。

4.2 5-脱甲氧基辅酶Q10杂质去除效果评价

本实验的重要目标是除去5-脱甲氧基辅酶Q10杂质。通过采用2015版药典中辅酶Q10的检测方法，我们对纯化后的样品进行了检测。实验结果显示，纯化后的辅酶Q10合格品中，5-脱甲氧基辅酶Q10的含量为0%，说明我们的纯化方法成功地去除了这一杂质。

4.3 实验参数对结果的影响分析与解释

在本实验中，我们注意到实验参数的选择对结果具有重要影响。首先，上样溶液的浓度、流速以及洗脱液的组成和流速都会影响纯化效果。通过精确调控这些参数，我们可以实现较高的辅酶Q10收率和纯度，同时有效去除杂质。

此外，吸附材料的选择也是关键因素。酰胺基键合硅胶的使用，具有良好的亲和性，能够高效地富集目标产物。通过对实验参数的仔细分析和调整，我们能够优化纯化过程，达到理想的纯化效果。

5 应用前景与推广

5.1 液相色谱法在制备高纯度辅酶Q10中的广泛应用前景

本研究所开发的液相色谱法在辅酶Q10纯化中取得的成功为制备高纯度辅酶Q10提供了一种有效的方法。随着保健品和药物市场的不断扩大，对高纯度辅酶Q10的需求也在不断增加。该方法不仅能够高效地去除5-脱甲氧基辅酶Q10杂质，还能够实现较高的产率和纯度，满足市场对高质量产品的需求。

除了辅酶Q10，这种液相色谱法在其他生物分子的纯化中也有广泛的应用前景。这种方法基于分子的亲和性和互作性，可以应用于多种分子的分离和富集，从而提高产品的纯度和质量。

5.2 行业内其他分子纯化问题的潜在解决方案

液相色谱法作为一种高效分离技术，在生物制药、食品工业、化学工业等领域都具有广泛的应用。除了辅酶Q10，许多分子的纯化问题也面临着类似的挑战，如结构相似的同分异构体、杂质的去除等。本研究的成功经验为这些问题的解决提供了有益的借鉴和参考，为行业内其他分子纯化问题的解决方案提供了新的思路。

5.3 推广实验结果的可行性及可持续性考量

本研究所提出的纯化方法在实验中取得了显著的效果，但其在实际应用中的可行性和可持续性需要进一步考量。在推广该方法时，需要关注成本、资源、环保等因素，确保在工业化生产中能够保持高效、稳定的纯化效果。此外，为了确保实验结果的可复现性，需要建立标准化的操作流程和质量控制体系。

6 结论与展望

本章将对本研究的主要成果进行总结，并强调其创新点，同时展望液相色谱法在辅酶Q10纯化中的应用前景。此外，我们还将提出一些进一步的研究方向和技术改进建议，以推动该领域的深入发展。

6.1 研究成果总结与创新点强调

通过本研究，我们成功开发了一种基于液相色谱法的高效纯化辅酶Q10的方法。该方法不仅能够有效地去除5-脱甲氧基辅酶Q10杂质，还能够实现高产率和高纯度的辅酶Q10产品。实验结果表明，在本方法的指导下，辅酶Q10的收率达到了92%，5-脱甲氧基辅酶Q10的含量降低至0%。这一成果在辅酶Q10的制备工艺中具有重要的应用价值。

6.2 制备液相色谱法在辅酶Q10纯化中的应用前景

基于本研究的成功经验，可以预见制备液相色谱法在辅酶Q10纯化领域具有广阔的应用前景。随着市场对高纯度辅酶Q10需求的不断增加，该方法有望成为制备高质量产品的标准技术之一。此外，该方法的原理和思路也可以应用于其他分子的纯化中，为生物制药、食品工业等领域提供有力的解决方案。

6.3 进一步研究方向与技术改进建议

尽管本研究取得了显著的成果，但仍有一些进一步的研究方向和技术改进建议值得关注：

（1）工业化应用： 在将该方法应用于工业生产时，需要考虑实际生产规模、成本效益等因素，确保其在实际应用中的可行性。

（2）其他分子纯化： 探索该方法在其他分子纯化中的应用，尤其是类似结构的分子，拓展其应用范围。

（3）环保考量： 在方法推广和应用中，考虑环保因素，如洗脱液的处理和再利用，减少环境负担。