アスタキサンチンはエビやカニの養殖にどのように使われていますか?

カロテノイド(テルペノイド)には700以上の構造的に多様な有機脂溶性色素(lu et al., 2021)が含まれ、植物(fu et al., 2021)、プランクトン、植物プランクトン、藻類(pereirのet al., 2021;li et al., 2021)、細菌といくつかの真菌(merhan, 2017)は、水生動物(cao et al., 2021)、果実と植物の葉が色(赤、オレンジ、黄色)を表示するのを助けることができます。異なるカロテノイドは、互いに密接に関連しており(dong hongchun et al., 2021)、多くの場合共存し、互いに変換することができ、共同で多くの機能的特性と生理学的特性を示す。

エビやカニなどの甲殻類の水産物はたんぱく質が多く、栄養も豊富です。中国は甲殻類水産物の豊富な資源と多種多様な種を持っており、世界である&#甲殻類水産物の39の主なサプライヤー。中国の養殖業の質の高い発展に伴い、20年の甲殻類、主にエビとカニの養殖量は603万トンに達し、19年に比べ6.32%増加した。魚介類よりも成長率が高く、急速な成長を見せている。エビやカニの体の色、カニの生殖腺や肝の色は、いずれも経済的に重要な水生種としての価値をある程度決定している。これを前提に、色付けできるカロテノイドをエビやカニの養殖で促進することができる。

1 .アスタキサンチンの構造と機能

アスタキサンチン is one ののmost well-studied カロチノイド色素(Peng Yongjian et al., 2017). It is widely distributed でnature とis found でlarge quantities でのmarine environment. Its chemical name is 3,3′-dihydroxy-4,4′-dione-β,β′-carotene, とits molecular formula is C40H52O4. The C-3 とC-3′ ring structures at のends ののアスタキサンチンmolecule are two chiral centers, both のwhich have のexistence forms のR or S. Therefore, アスタキサンチンhas three stereoisomers, namely アスタキサンチン(3S, 3S'),アスタキサンチン(3 r, 3 r ')とアスタキサンチン(3 r, 3 s ';)

他のカロテノイドと比較して、アスタキサンチンは、より極性のある配置、より強いエステル化能力、より高い抗酸化特性などのユニークな特性を有しています。これは主に、その分子構造の各ヴィオロン環に存在するヒドロキシル基(oh)およびケトン基(c = o)によるものです(lでet al., 2016;袁ほか、2011年。peng et al., 2008;hussein et al., 2006;martin et al., 1999)。

抗酸化力が强い)との繋がりがあるアスタキサンチン捜査還元物質として強いelectron-donating能力の中和できる内因フリーラジカル(過酸化水素過激派ヒドロキシ取り締まるためだと言い、陰イオンが超酸化物イオン)、中和するなどの形で、もっと安定型商品も終了させる連鎖反応ながらフリーラジカル生物における(Dhankharらは2012年guerra et al., 2012;ranga rao et al., 2010;^ a b c d e f g h i et al., 2006)。自然界では、アスタキサンチンは主に1つまたは2つの脂肪酸単位(モノエステルおよびジエステル)でエステル化されるか、例えば甲殻類や鮭の筋肉の外骨格でタンパク質に結合して分子に安定性を与えます(higuera-ciaparaら、200 6;storebakken et al., 2004;coral-hinostroza et al., 2002)によれば、アスタキサンチンは広範なストレス因子や感染症から生物を保護する役割を果たしており、動物の健康と栄養に大きな可能性を秘めている。

2アスタキサンチンのソース

Currently, almost all commercially available astaxanthin is 合成(Nunes et al., 2021). It can be produced industrially using アスタキサンチンprecursors (lutein, canthaxanthin, etc.) or によってsynthesizing アスタキサンチンからscratch (Sin et al., 2019). Chi et al., 2019), which has a relatively 高いyield (王Duoren, 2011). However, industrially synthesized アスタキサンチンis a mixture の複数conformations とwill also mix in by-products, とits safetyとbioavailability are lower than that のnatural astaxanthin (Cui Haihui, 2019).

天然のアスタキサンチンは、主にアスタキサンチン産生藻類(fang et al., 2019)、酵母(leytにet al., 2019)および他の微生物(asker et al., 2018)を培養するか、エビの殻やカニの殻などのアスタキサンチンを豊富に含む副産物から抽出されます。こうして得られたアスタキサンチンは純度が高く、構造が明確で、生物がより効率的に利用でき、環境への負荷が少ない。しかし、現在は発酵コストが高く、収量も低く、高収量の特殊菌を探すことが急務となっている。副生成物から抽出するためのアルカリ抽出(tan junxiao, 2018)、酵素加水分解、有機溶媒抽出(tan junxiao et al., 2018)の使用は、かなりの投資を必要とする比較的複雑なプロセスです。この技術は継続的に改善する必要があります。

また、廃水からアスタキサンチンを大規模に抽出する研究もある。目標を現水準で、10 ~ 13μgアスタキサンチン全員から抽出されることができる子mlのエビ料理排水(Gecimら皆に告げ)提供アスタキサンチンの収入だけでなくある程度排水の向上も図った。新しい技術の開発に伴い、アスタキサンチンの供給源がますます広範囲になっていることがわかります。

3エビ養殖におけるアスタキサンチンの応用

3.1 Vannameiエビ

Vannameiエビ学名LitopenaeusVannamei、別名白えび(イムLiyun、2021年)、ブレードエッジは低飼料への要求としての特性(2002周兴化ら)、高い肉収益率(2015年柴ザムビルら)、急速に成長して(2018年唐ヤンら)の広域公差范囲塩分(2014年元Jianbo)。農業の経済的利益は大きく、生産地域は広東省、福建省、山東省などの沿海省に集中しています。2020年にChina&#海洋白エビの生産量は約120万トンで、海洋養殖エビの総生産量の80.52%を占めています。近年、学術界は農業の成果を改善するために飼料にアスタキサンチンを添加することを広く検討している。

wang haifang et al.(2016)では、その追加を発見した50 mg / kgアスタキサンチンその結果、成長率、生存率、飼料転換率が向上します。liu et al.(2018)は、アスタキサンチンが成長性能を向上させると同時に抗酸化酵素のmrna発現量を増加させることも証明している。nunes et al.(2021)は実験で、適度な量のアスタキサンチンが白エビの浸透圧と熱ストレスに対する耐性を高めることを示した。yuら(2020)は、食事に一定量のアスタキサンチンを添加することで、肝細胞の損傷を軽減し、白エビの肝臓と膵臓の肝細胞を保護することを発見した。王ら(2020年)によると、アスタキサンチン飼料にする表情が著しくup-regulatedの大量のピルビン酸に係わる遺伝子と新陈代谢やglycolysis / gluconeogenesis経路白身南米エビ夫妻の遺体は当初アスタキサンチン肯定的な効果説明してエビの成長白南米です。

3.2 Penaeus monodon

penaeus monodonは温熱エビである(lin, 1988)。最適温度は15 - 35℃である。最大の個体は350 mmに達する(gu yu et al., 2020)。アスタキサンチン含有量は普通のエビよりも約20%高い(wen weigeng et al., 2011)。消費者に深く支持され、市場で最も売れている品種です。中国での生産量は白エビに次ぐ。

文Weigengら(2011年)のアスタキサンチン飼料にする人を増員した後がPenaeus monodon、効果が目立ったもののの活動に異常(AKP)が、peroxidase(ポッド)と超酸化物イオンdismutase (SOD)の生存率Penaeus monodonよくなったといっても、また、体重率も具体的でphenoloxidase活動が増えていることが分かった。angell et al.(2018)はまた、アスタキサンチンがペナエス・モノドンの成長を促進し、高濃度で補給時間が長くなると調理済みのp . monodonの色と視覚効果が改善され、商業的価値が高まることを示した。

3.3日本のタイガーエビ

日本で最も重要な甲殻類の一つであるマルペナエス・ジャポニカス(marsupenaeus japonicus)は、日本のエビとしても知られています(bulbul et al., 2014)。2020年の中国における日本のえびの養殖量は4,22,930トンに達しています。しかし、人工栽培されたエビは、色や光沢が自然の状態と大きく異なり、商品価値に大きな影響を与えます。そのため、飼料中のアスタキサンチンを使用して色を改善する実験も行われています(dose et al., 2016)。

mos et al.(2018)では、日本のエビ(penaeus vannamei)の幼体の成長性能、生存率、ストレス耐性、免疫応答、脂肪酸含有量および色素沈着に対する化学合成アスタキサンチンの影響を評価した。その結果、400 mg/kgのアスタキサンチン栄養補助食品を摂取すると、イエエビの成長性能が向上し、血液細胞数(thc)と生存性細胞数(vc)が増加し、免疫機能が向上することが明らかになりました。また、アスタキサンチンの補充量が増えると、赤みや黄さが増します。調理後、アスタキサンチン含有飼料を与えられたエビは、美しい暗赤色であったのに対し、対照群は淡いピンク色であり、商品価値がある程度上昇した。maoka et al.(2018)は、日本のトラエビにアスタキサンチン含有量の異なる餌を与えると、後期幼虫への成長と変態において生存率が高くなることを発見しました。

3.4他のエビ

cheng et al.(2019)では、食事中のアスタキサンチンがprocambarus clarkii(一般に小型ザリダイとして知られる)の成長性能と非特異的免疫に与える影響を調べた。くれた訳ですが200億ウォンを追加見つかっ400 mg / kg、800 mg / kg 8周间もアスタキサンチン飼料にする重み増加し、体重率生存率、血清塩化リゾチーム(LYZ)活動、タンパク質レベル、AKP活動、肝臓や膵臓のSOD活動やグルタチオンのperoxidase (GPx)ザリガニの活動を開始したアスタキサンチン食のザリガニの追加にはとしての使用することができる。hung et al.(2010)は、アスタキサンチンをpanulirus ornatusに加えるとコレステロールペルオキシダーゼ(gpx)活性を示し、ザリガニの栄養補助食品として使用できることを示した。

Hung et al. (2010) found that adding astaxanthin とcholesterol to the diet のthe 伊勢エビ(Panulirusornatus) can significantly improve the 成長rate, 生存rate とpigment depositiにof the spiny lobster, improve feed efficiency とcommercial value. Barclay et al. (2006) found that とthe additiにのアスタキサンチンin the feed, the カロテノイドcontent of the tissues of the lobster increased, とthe pigmentatiにof the exoskeletにincreased, visually darkening the lobster. These studies show that the additiにof 飼料にアスタキサンチンing of lobsters may be of great significance ためtheir immune function とmarketing.

4カニ養殖におけるアスタキサンチンの応用カニ養殖におけるアスタキサンチン

4.1中国のミトン蟹

中国のワタリガニ(eriocheir sinensis、一般的に川ガニとして知られている)は、中国で最も重要な淡水養殖カニの1つです(zu lu、2020)。肉は柔らかく、栄養が豊富です(qi ziyuan et al., 2021;peng jing et al., 2019)は、特に成熟した生殖腺と肝臓と膵臓は、色が美しく、美味しく、香りが良い(fu et al., 2021;peng jingwen et al., 2019)は、中国の伝統的な水生生物です。河ガニの生産量は多いが、養殖池の生産物は、調理後の殻、肝臓、膵臓、生殖腺の色が比較的淡く、市場価値に影響を与えるという問題がある(kumar et al., 2021;shiによってet al., 2021;wangら、2020年;kong et al., 2017)。アスタキサンチンは、カニの品質を改善し、カニの卵巣やカニのペーストの色や栄養を改善すると考えられており、河川カニの養殖で広く検証されています。

jiら(2020)は、食事に60 mg/kgの微細藻類アスタキサンチンを添加すると、ワタリガニの成長性能と生存率が大幅に向上し、抗酸化能力、非特異的免疫力、組織アスタキサンチン含有量、アンモニア窒素ストレスに対する耐性が向上することを発見した。ma et al.(2017)では、カニの肥育飼料に合成アスタキサンチンを添加したところ、カラパス・肝臓・卵巣におけるカロテノイドの総量、色、抗酸化能が有意に改善した。wang et al.(2018)は、高phストレスに対するカニ池培養の感受性に関する実験を行った。その結果、アスタキサンチンを投与した場合、phストレスが高くなると、血液細胞のアポトーシスや肝細胞の構造的損傷などの症状が全般的に改善することがわかった。これらの研究は、カラフトガニの養殖へのアスタキサンチンの応用可能性を完全に実証している。

4. 2. Three-spine蹄鉄カニ

三棘ガニ(portunus trituberculatus)は、中国で最も人気のある海洋甲殻類の1つである。やわらかな味と豊富な栄養(元ほか、2020年)で知られ、養殖規模の拡大と栄養価の向上に大きな可能性を秘めている。沿岸地域ではすでに3本の棘を持つ馬蹄形のカニの人工繁殖が行われており、主に池の養殖から来ています。成長環境と摂食構造のために、カニの殻と卵巣の色が野生のカブトガニよりも軽く(sun et al., 2022)、養殖カブトガニの品質向上を客観的に制限しています。この問題に対処するため,学界では一連の実験を行った。

ha n et al.(2018)では、このような添加を実証しているastaxanthin to the feed 拡張the redness of the cooked crabs とalso increased the astaxanthin concentratiにin the whole body, shell とhepatopancreas of the crabs. At the same time, astaxanthin のcan reduce 酸化stress とincrease the concentratiにof n-3 highly unsaturated fatty acids (HU-FA) in the whole body, thereby improving the nutritionアル値of the product とpromoting health. Yu Xiao Jun (2018) and Wu Renfu et al. (2018) also showed that astaxanthin has a positive effect on the pigmentation of the 水泳crab, but the former experiment supplemented the feed with an appropriate amount のアスタキサンチンto improve the total 抗酸化capacity (T-AOC), GPx and 酸phosphatase (ACP) activity of the blood lymph of the 水泳crab, and improve the total 脂質and carbohydrate content of edible tissues.

4. 他カニ三

daly et al.(2013)では、カムチャツカガニの幼体(paralithodes camtschaticus、一般的にキングガニとして知られる)のc1 ~ c4段階の餌にアスタキサンチンを加えた。56日間の餌を与えた後、アスタキサンチンはタラバガニの幼体の生存率を有意に改善し、栄養を与え、免疫システムを強化することが明らかになった。また、デジタル写真を分析した結果、アスタキサンチンを与えると、タラバガニの色の彩度が高まり、品質が向上することが分かった。(2017年)がThienらかプラス500 mg / kgアスタキサンチン規模で満期さを大きく向上させ率の産卵率が、gonadal指数、間近直径雌効果を持つ还不能按哦紫のカニを規模での生存率さを大きく向上させられ段amoeboid幼虫の幼虫の生存能力で立ち枯れ発生率を高めることになる。

5まとめと展望

Aquatic animals generally exhibit poor de novo synthesis のアスタキサンチン(Kong et al., 2012), which is the main pigment in shrimp (86%–98% of total carotenoids) and other crustaceans (Okada et al., 1994). The body color of crustaceans is closely related to the content and composition of カロチノイド色素in their bodies. Although  甲殻類は一からアスタキサンチンを合成することはできないが(najoan, 2021)、飼料中の外生カロテノイドを用いてカンタキサンチンを合成してアスタキサンチンに変換することができる(nguyen, 2013)。

そのため、甲殻類の色は飼料の成分に大きく影響されます。研究では、適切な着色を得るために、他のカロテノイドとアスタキサンチンを体内に直接貯蔵することが示されています(nguyen, 2013)。そのため、飼料の成分が甲殻類の色に与える影響が大きい。アスタキサンチンはエビやカニの色を改善し、肝臓やすい臓をより明るく美しくするという研究結果が出ている。サケマスでは、シクリッドや観賞魚にも色を良くするためにアスタキサンチンが添加されることが多い。

例えば、飼料にアスタキサンチンを補充すると、ニジマスの筋肉の着色と総カロテノイド含有量が大幅に改善されます(kumar et al., 2021) (dong et al., 2021)。天然のアスタキサンチンを餌に加えると、効果的に体の色を改善し、赤み値を増加させることができます(jiang jufeng et al., 2021)。コイやオウムのような赤い観賞魚の飼料に適量のアスタキサンチンを添加する(mou chunyan, 2015;wu songqingら(2014)やrainbow tetra (song xuelu、2017)は、体の色を大幅に改善し、観賞価値を高めることができます。

同時に、アスタキサンチンはnrf2 / keap1経路を活性化し、nf-kappa b経路を阻害することによって酸化ストレスを低減することができます(chen et al., 2020)。また、アスタキサンチンのdna修復特性も報告されています(singh et al., 2020;^ davinelli et al., 2018)。加えて、アスタキサンチンはいくつかのエビ種の初期発生に不可欠な成長因子であると考えられている(dall, 1995)。

しかし、高用量のアスタキサンチンは、いくつかの重要な遺伝子の発現を阻害したり、他の重要な遺伝子の異常な発現を促進したりして、正常な成長と代謝を阻害する可能性があるため、成長性能には有益ではない可能性があります(saleh et al., 2018)。このため、エビやカニの養殖には肯定的な効果があることが明らかになっているが、種や実際の養殖状況に応じて添加量や給餌時間、使用方法などを調整する必要がある。

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