اثر عصاره فلفل بر تولید کوآنزیم Q10 توسط Gluconobacter japonicus FM10

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسنده

گروه زیست شناسی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

چکیده
کوآنزیم Q10 جزیی از زنجیره تنفسی است که با انتقال الکترون، سبب تولید انرژی می گردد. امروزه به دلیل تقاضای روزافزون کوآنزیم Q10، تولید آن رو به افزایش است. در این پژوهش اثر عصاره حاوی کارتنوئید استخراج شده از فلفل دولمه ای به عنوان یک پیش ساز جهت افزایش تولید کوآنزیم Q10 توسط Gluconobacter japonicus FM10 مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور ابتدا کارتنوئید کل موجود در چهار رنگ فلفل دولمه ای استخراج و سپس حداقل غلظت بازدارنده رشد این عصاره ها اندازه گیری شد. در مرحله بعد، اثر عصاره ها بر تولید کوآنزیم Q10 در دو فاز رشد سکون و لگاریتمی به صورت مجزا مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تولید کوآنزیم Q10 در حضور عصاره فلفل دولمه ای افزایش پیدا کرد (1/4 میلی گرم در لیتر در حضور عصاره فلفل دولمه ای قرمز). در واقع 5/1 برابر بیش از زمانی که هیچ عصاره ای افزوده نشد. افزودن عصاره فلفل قرمز در فاز لگاریتمی نیز سبب افزایش کوآنزیم Q10 تا 9/4 میلی گرم بر لیتر شد در حالی که افزودن آن در فاز سکون بر تولید کوآنزیم Q10اثری نداشت. از اینرو می توان نتیجه گرفت که کارتنوئیدهای موجود در عصاره فلفل با تاثیر بر رشد سلولی و افزایش آن سبب افزایش تولید کوآنزیم Q10 می شود. لذا می توان عصاره کارتنوئیدی فلفل دولمه ای را به عنوان پیش ساز مناسبی جهت افزایش تولید کوآنزیم Q10 معرفی نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


1- Kawamukai M (2009) Biosynthesis and bioproduction of coenzyme Q10 by yeasts and other organisms. Biotechnol Appl Biochem 53: 217-226
2- Cluis CP, Pinel D, Martin VJ (2012) The Production of coenzyme Q10 in microorganisms. Subcell Biochem 64:303-26. doi: 10.1007/978-94-007-5055-5_15.
3- Kapoor P, Kapoor Kh (2013) Coenzyme Q10-a novel molecule. JIASM 14(1): 37-45
4- Ndikubwimana JD, Lee BH (2014) Enhanced production techniques, properties and uses of Coenzyme Q10. Biotechnol Lett. DOI:10.1007/s10529-014-1587-1
5- Choi JH, Ryu YW, Seo JH (2005) Biotechnological production and applications of coenzyme Q10. Appl Microbiol Biotechnol 68:9-15. Doi: 10.1007/s00253-005-1946-x
6- Jeya M, Moon HJ, Lee JL, Kim IW, Lee JK (2010) Current state of coenzyme Q10 production and its application. Appl Microbiol Biotechnol 85:1653-1663. Doi: 10.1007/s00253-009-2380-2
7- Park YC, Kim SJ, Choi JH, Lee WH, Park KM, Kawamukai M, Ryu YW, Seo JH (2005) Batch and fed-batch production of Coenzyme Q10 in recombinant E.coli containing the decaprenyl diphosphate synthase gene from Gluconobacter suboxydans. Appl Microbiol Biotechnol 67:192-196. Doi: 10.1007/s00253-004-1743-y
8- Cluis CP, Ekins A, Narcross L, Jiang H, Gold ND, Burja AM, Martin VJJ (2011) Identification of bottlenecks in E.coli engineered for the production of CoQ10. Metabol Engin 13:733-744
9- Cluis CP, Burja AM, Martin VJJ (2007) Current prospects for the production of coenzyme Q10 in microbes. Trends Biotechnol 25:514-21. Doi: 10.1016/j.tibtech.2007.08.008
10- Tian Y, Yue T, Yuana Y, Somab PK, Williams P, Machadob P, Fub H, Kratochvilc R, Weib C, Loa Y (2010) Tobacco biomass hydrolysate enhances coenzyme Q10 production using photosynthetic Rhodospirillum rubrum. Biores Technol 101( 20):7877–7881
11- Bule M, Singhal R (2009) use of carrot juice and tomato juice as natural precursors for enhanced production of ubiquinone-10 by Pseudomonas diminuta NCIM2865 Food Chem 116: 302-305
12- Qiu L, Wang W, Zhong W, Zhong L, Fang J, Li X, Wu S, Chen J (2011) Coenzyme Q10 production by Sphingomonas sp. ZUTE03 with novel precursors isolated from tobacco waste in a two-phase conversion system J Microbiol Biotechnol 21(5):494-502
13- Dixson D, Boddy CN, Doyle RP (2011) Reinvestigation of CoQ10 isolation from Sporidiobolus johnsonii. Chem Biodivers 8: 1033-1051
14- Arimpoor R, Natarajan R, Menon K (2015) Red pepper (Capsicum annuum) carotenoids as a source of natural food colors: analysis and stability. J Food Sci Technol 52(3):1258–1271
15- Yan N, Liu Y, Gong D, Zhang H ,Zhang Z (2015) Solanesol: a review of its resources, derivatives, bioactivities, medicinal applications, and biosynthesis. Phytochem Rev 14(3):403-417
16- Campos M, Gomez K, Ordonez Y (2013) Polyphenols, ascorbic acid and carotenoids contents and antioxidant properties of Habanero Pepper (Capsicum chinense) Fruit. Food Nutrition Sci 4: 47-54
17- Zhang D, Hamauzu Y (2003) Phenolic compounds, ascorbic acid, carotenoids and antioxidant properties of green, red and yellow bell peppers. J Food Agri and Environ 1(2): 22-27
18- Roth K (2014) The Biochemistry of Peppers. Chemie in unserer Zeit/Wiley-VCH. DOI: 10.1002/chemv.201400031
19- Moghadami F, Fooladi J, Hosseini R (2019) Introducing a thermotolerant Gluconobacter japonicus strain, potentially useful for coenzyme Q10 production. Folia Microbiol 64(4): 471-479. doi: 10.1007/s12223-018-0666-4.
20- Moghadami F, Fooladi J, Hosseini R, Kalantari M (2020) Optimization of coenzyme Q10 production by Gluconobacter japonicus FM10 using response surface methodology. J Appl Biotechnol Rep. accepted. In press.
21- Taylor S (1992) A model for predicting tea quality from the carotenoid and chlorophyll composition of fresh green tea leaf. J Sci Agri 58: 185-191
22- Ha SJ, Kim SY, Seo JH, Oh DK, Lee JK (2007) Optimization of culture conditions and scale-up to pilot and plant scales for Coenzyme Q10 production by Agrobacterium tumefaciens. Appl Microbiol Biotechnol 74:974-980. Doi: 10.1007/s00253-006-0744-4
23- Omolo M, Wong Z, Mergen A, Hastings J, Le N (2014) Antimicrobial properties of chili peppers. Infect Dis Ther 2: 4-10. http://dx.doi.org/10.4172/2332-0877.1000145
24- Ozgur M, Ozcan T, Akpinar-Bayizit A, Yilmaz-Ersan L (2011) Functional compounds and antioxidant properties of dried green and red peppers. African J Agri Research 6(25): 5638-5644
25- Dorantes L, Colmenero R, Hernandez H, Mota L, Jaramillo ME (2000) Inhibition of growth of some foodborne pathogenic bacteria by Capsicum annum extracts. Int J Food Microbiol 57: 125-128.
26- Yamasaki S, Asakura M, Neogi SB, Hinenoya A, Iwaoka E (2011) Inhibition of virulence potential of Vibrio cholerae by natural compounds. Indian J Med Res 133: 232-239.
27- Careaga M, Fernández E, Dorantes L, Mota L, Jaramillo ME, et al. (2003) Antibacterial activity of Capsicum extract against Salmonella typhimurium and Pseudomonas aeruginosa inoculated in raw beef meat. Int J Food Microbiol 83:331-335.
28- Jones NL, Shabib S, Sherman PM (1997) Capsaicin as an inhibitor of the growth of the gastric pathogen Helicobacter pylori. FEMS Microbiol Lett 146: 223-227.
29- Rani S, Saxena N (2013) Antimicrobial activity of black pepper (Piper nigrum L.). Glob J Pharmacol 7 (1): 87-90