吡咯喹啉醌连续发酵工艺初探

赵子刚,金明义,刘露,张葵

(北大医药重庆大新药业股份有限公司,重庆,400714)

吡咯喹啉醌(pyrroloquinoline quinine,PQQ)是目前已知催化效率最高的氧化还原辅酶[1],最早在细菌细胞中发现[2],随后的研究表明其在哺乳动物体内起到很重要的作用[3-4],日本的研究者认为PQQ符合维生素的特征,主张将其列为一种新的B族维生素[5]。目前的研究发现,PQQ具有促进细胞增殖[6]、促进神经生长因子合成[7]、抗氧化作用[8-9]、保护大脑[10]、保护心脏[11]、保护肝脏[12-13]、抑制淀粉样蛋白原纤化[14]等多种生理功能。目前的研究还没有发现动物和人类能够自身合成PQQ,可以认为动物和人类体内的PQQ都来源于细菌,但是动物和人类的肠道细菌不能合成PQQ或者合成量极少,无法满足自身需要,因此,动物和人类都需要从食物中摄取PQQ。因其具有多种积极的生理作用,PQQ已被美国FDA和欧盟食品安全局批准为一种安全的膳食补充剂[15],具有良好的开发前景。

PQQ的生产方法主要有化学合成法和微生物发酵法,其中,化学合成法是早期使用的生产方法,因其反应步骤多,生产成本高,现在已被淘汰。目前PQQ的生产方法主要是微生物发酵法,能大量合成PQQ的微生物主要有甲基杆菌属(Methylobacterium)、甲基单胞菌属(Methylomonas)、食甲基菌(Methylovorus)、黄色杆菌属(Xanthobacter)、生丝微菌属(Hyphomicrobium)等。而发酵工业上应用较多的是以生丝微菌属(Hyphomicrobium)作为生产菌种,以甲醇作为发酵碳源,以补料分批发酵法作为常用的发酵方法[16-17]。有学者通过发酵动力学的研究表明,生丝微菌发酵产PQQ属于生长部分偶联型发酵,较长……