合成アスタキサンチンを入手する方法?

アスタキサンチン(astaxanthin, c40h52o4)は、3,3&の化学名を持つケト型カロテノイドである#39; -dihydroxy-4、4' -dione-beta、beta' -carotene。図1に示すように、4つのイソプレン単位が共役二重結合で結合し、両端に2つのイソプレン単位が6員環を形成する。

アスタキサンチンには3つの光学異性体がある。3つの光学異性体の違いは、間のものですall-transアスタキサンチン立体異性体では、ラemicアスタキサンチンの抗酸化活性が最も低く、dextrorotatoryアスタキサンチンはフリーラジカルを除去する能力が最も強く、levorotatoryアスタキサンチンは脂質過酸化および免疫活性に対するより強い阻害作用を有する[1-2]。アスタキサンチンには、抗酸化作用のほかにも、抗がん作用、抗炎症作用、抗糖尿病作用など、さまざまな作用があります[3]。また、アスタキサンチンは、血液-脳および血液-網膜障壁を通過することができる唯一のカロテノイドであり、中枢神経系と脳機能に肯定的な効果を持つ。したがって、アスタキサンチンは食品に広く使われている、ヘルスケア、化粧品、および飼料添加物[4]。

天然のアスタキサンチンは主に海洋で見られる遊離およびエステル化アスタキサンチンの形で環境。遊離アスタキサンチンは不安定で酸化しやすい。末端環状構造にヒドロキシ基が存在するため、脂肪酸と容易に結合してアスタキサンチンエステルを形成し、安定に存在する。haematococcus pluvialisに含まれるアスタキサンチン分子の約95%は脂肪酸でエステル化され、トリアシルグリセロールを豊富に含む細胞質脂質体に貯蔵される[5]。

エステル化されたアスタキサンチンは以下のように分けられるアスタキサンチンmonoesters結合している脂肪酸に応じてエステルが変化しますh 。 pluvialisは最大4%のアスタキサンチン(乾燥重量)を蓄積することができ、holtinら[6]は、強い光ストレス下で蓄積されたアスタキサンチンの95%が脂肪酸でエステル化されていることを発見した。生物におけるアスタキサンチンと脂肪酸の相互作用のメカニズムはまだ不明であるが、h 。 pluvialisではアスタキサンチンと脂肪酸生合成の化学量論が観察されている。chenら[7]は、h . pluvialisにおける2つのアスタキサンチン生合成経路と脂肪酸の協調機構を解析した アスタキサンチンと脂肪酸の2つの生合成経路の協調機構を明らかにし、この相互作用が転写レベルではなく代謝物レベルで起こることを明らかにした。でvivoおよびでvitroの実験では、アスタキサンチンのエステル化がその形成と蓄積を促進することが示されている。

現時点では、方法国内外でのアスタキサンチンの調製化学合成と生合成の2つの主要なカテゴリに分けることができます。化学合成されたアスタキサンチンは、3つの構造[5,8](l-:ラセミ体:d-1:2:1)の混合物で、主に工業用染料として使用されます。ただし、食品・医薬品分野での使用は認められていません。Biosynthesizedアスタキサンチン食品や医薬品分野での使用が許可されています。いくつかの微細藻類、菌類、細菌および特定の植物種は自然界でアスタキサンチンを合成する能力を持っている。

Hにする。 プルビアリスは最も有望な種の一つと考えられているアスタキサンチンプロデューサー性質のものである近年、トラウストキトリウム属の多くの株もアスタキサンチンを合成する能力を有していることが明らかになり[9]、合成されたレボアスタキサンチンはアスタキサンチン全体の90%以上を占めている。以前の研究者は、アスタキサンチンの化学合成法と経路をレビューし[10]、天然アスタキサンチン生産者の現在の生産レベルを概説した[11]。本レビューでは、化学合成と生合成に焦点を当てた化学合成経路のレビューに基づいて、異なる生物におけるアスタキサンチンの生合成とアナボリックパスに焦点を当てる。本記事は、アスタキサンチン生合成のマクロレベルの概要を読者に提供し、研究の進捗状況を迅速に理解することを目的としていますアスタキサンチン合成技術を使って.

1アスタキサンチンの化学合成

アスタキサンチンの化学合成は全合成と半合成に分けられる。アスタキサンチンの全合成は、化学原料を出発原料とし、化学合成反応によりアスタキサンチンを得るものです。半合成では、カンタキサンチン、ルテイン、ゼアキサンチンなどのカロテノイドを出発物質としてアスタキサンチンを調製する。

1.1アスタキサンチンの化学的全合成

国内外で、化学総量に関する一連の研究が行われているアスタキサンチンの合成経路。アスタキサンチンの化学合成を行っている主要な企業は、hoffmann-lのrocheとbasfである。アスタキサンチンはc9 + c6→c15、2 c15 + c10→c40の合成経路で合成される。hoffmann-lのrocheは、6-オキソ-イソフタロンを原料として使用している[12]。まず、アセトンホルムアルデヒドを検出し、画像の生成に用いるのα-结露hydroformylationにbutenone脂肪酸βれ脱水弱アルカリ性na‐環境です次に、1,2-求核付加反応によって6炭素の第三級アルコールが形成され、硫酸の作用によって再配置される。生成物のヒドロキシ基は6-オキソソフタロンと反応するように保護され、最後に強塩基の作用の下で双方向ウィッティグ反応が起こり、アスタキサンチンが合成される。

合成ルートで[13]バスフが、中間6-carbon-1-yne-3-olは初めてますではなく、再配置シリーズが放送ヒドロキシグループはが保護・や6-oxoisophthaloneと変換と並び替え間に生じる変換し、最後の対象製品ですアスタキサンチンが得られる。中国の研究者・pi qingらが使っているアスタキサンチンの合成ルート[10]は、外国の合成ルートとは異なる。アスタキサンチンの合成には、c13 + c2→c15、2 c15 + c10→c40の合成経路を用いる。彼はクイーンサクリファイスα-ionone原料としての多くの国々で下火m-chloroperoxybenzoic酸という物质と结合や中間変換系はますデオキシリボ再配置hydrobromicの作用でそしてがtriphenylphosphineと反応するとpentadecylなtriphenylphosphonium塩そしてや双方向Wittig反応アスタキサンチンを形成する。pi qingpingら[10]の合成経路のユニークな特徴は、重要な中間体c15化合物を新しい方法で合成することである。この方法の出発物質は容易に得られ、反応は高い選択性を有し、全体の収率は高い。

ウィッティング反応はアスタキサンチンの全合成経路の特徴的な反応である。このような合成経路は、技術が簡単で低コストという利点があります。hoffmann-lのrocheとbasfの2系統は製造過程が非常に複雑であるが、製造過程が長く、中間過程の制御が難しく厳しいが、合成コストが低く、価格も安いため、工業生産を実現している。それがメインですアスタキサンチンの工業地帯市場での供給(図2)。

1.2アスタキサンチンの半合成

半合成は、カンタキサンチン、ルテイン、ゼアキサンチンなどのカロテノイドを原料としてアスタキサンチンを調製する方法である[15]。古典的な方法では、出発物質としてルテインを使用し、ルテインはアルカリによって触媒され、異性化反応を起こしてゼキサンチンを生成する。1,2-プロパンジオールを溶媒に、水酸化カリウムを触媒に用いて、110°cで168時間、ゼアキサンチンをヨウ素と臭素酸ナトリウムの作用により直接酸化し、アスタキサンチンにした。

カンタキサンチンを原料とする場合、アスタキサンチンはアルカリ化、シリル化、エポキシ化、加水分解の4つの過程で合成されます。高速合成と高収率(約60%収率)が特徴です。カンタキサンチンはコストが高く、製造過程に危険性があるため、現在、大規模な工業生産を達成することは困難です。半合成法は全合成法に比べて生物活性が高いが収率が低く、大量生産が困難である(図3)。

2アスタキサンチンの生合成

2.1アスタキサンチン代謝経路

アスタキサンチンは、c40カロテノイド代謝の最終生成物である。生体におけるカロテノイド合成は、3つの段階に分けられる:1つ目は中心炭素代謝、2つ目はカロテノイドの前駆体であるイソペンテニル二リン酸(ipp)とジメチルアリル二リン酸(dampp)の合成、3つ目はカロテノイド合成である。

第一段階は中心的な炭素代謝サイクルである。生物はグルコース、フルクトース、その他の炭素源を用いてグリセロール-3-リン酸(g3p)、ピルビン酸、アセチルcoaなどの物質を解糖系を介して合成する。グリセロール-3-リン酸、ピルビン酸、アセチルcoaはippやdamppの前駆体として次の段階に移行する。同時に、アセチルcoaの一部はトリカルボン酸回路(tca)に入る。トリカルボン酸回路は、三大栄養素(糖、脂質、アミノ酸)の最終代謝経路であり、糖、脂質、アミノ酸の代謝をつなぐハブでもあります。トリカルボン酸回路は、細胞代謝のあらゆる方向に流れる様々な代謝産物を合成する。同時に、トリカルボン酸回路は多量のアデノシン三リン酸(atp)と還元された補酵素ii (nadph)を生成し、後者の2つの段階で物質の変換のためのエネルギーと還元力を提供する。

第二段階は、ippとカロテノイドの前駆体であるdamppの合成である。ippとdamppの合成には、メチル- d-エリトリトール-4-リン酸(mep)経路とメバロン酸(mva)経路の2つの天然合成経路がある。mva経路は、主に真核生物と古細菌に存在し、古細菌、酵母、一部のグラム陽性細菌で唯一ippが形成される経路である[16]。mep経路は植物、藻類、ほとんどの細菌に見られる。これらの植物や藻類は、細胞質ではmva経路、色素体ではmep経路を介してippを産生することができる[17-18]。20世紀末まで、mvaはカロテノイドを含むテルペノイドの合成のためのイソペンテニル二リン酸前駆体の唯一の供給源であると考えられていた。mva経路では、アシルcoaはヒドロキシメチル-トリメチルペンタノイル-コエンザイム(hmg-coa)に変換される。hmg-coaはhmg-coaレダクターゼによってメチル- d-マロニル- d-グルタロン酸に変換され、一連のリン酸化反応によってメチル- d-マロニル- d-グルタロン酸はippに変換される。

mep経路では、グリセロール三リン酸とピルビン酸の分子が縮合および異性化反応を起こしてmepを形成する。mepとシチジン三リン酸が結合した後、一連のリン酸化反応がippを形成し、これが異性化してdampp異性体を生成し、dampp異性体を生成する。初期の研究では、mva経路は多くの緑藻や紅藻で失われており、mep経路はhaematococcus pluvialisでのipp合成のための唯一の経路であることが示された[19]。研究の進展に伴って、mep経路がipp合成の唯一の経路であるという現象は、緑藻細胞にも共通している可能性が複数の結果から示唆されている[20]。

しかし、ほとんどのmep経路遺伝子はaurantiochytrium spを務めていらしたsk4のトランスクリプトームデータには見つからず、また、mevalonate (mva)経路はaurantiochytrium spを務めていらしたsk4細胞でippの形成に関与していた[21]。さらにhenryら[22]は、細胞質のイソペンテニルリン酸キナーゼによって触媒される第3の経路を植物で発見した。このmva経路は、mvapを形成する過程でいくつかの古細菌や緑藻細菌に見られる他のmva経路と同じである。細菌のmvapはホスホメチルペンテン酸デカルボキシラーゼ(mpd)によってイソペンテニルリン酸(ip)に変換され、イソペンテニル一リン酸キナーゼ(ipk)によってippにリン酸化される。mva経路とmep経路の両方が植物に存在するが、mep経路は植物におけるカロテノイド前駆体の主要な供給源である[23]。

第三段階はカロテノイド様物質の合成である。damppとippはピロリン酸シンターゼ(crte)の作用によって1:3の比率で合成され、ファネシル二リン酸(fpp)を形成する。次に、fppはピロリン酸シンターゼによってゲラニルゲラニルピロリン酸(ggpp)に変換される。 はGGPPが溶け込んoctahydro-lycopeneシンターゼによって(CrtB)とphytoene desaturaseリコピンと(CrtI)βに合成によって-caroteneリコピンcyclase (CrtY)。第3段阶は合成アスタキサンチン、異なる生物上の合成経路的に異なるのが主な産地hydroxylationとβの形成-carotene。

phaffiのrhodozymaでは、アスタキサンチンはシトクロムp450酵素によってゼアキサンチンから合成される[24]。合成画像の藻バクテリアとは、主として、β-carotene水酸化酵素(CrtZ)β-caroteneケトラーゼ(crtwまたはbkt)。トウモロコシのxanthophyllも転用βの作用で-cryptoxanthinが後退して特定酵素をβ-carotene水酸化酵素。のketeneβ4-ketone体の遺体を収拾しにより-caroteneはcanthaxanthinに変換されβ-carotene ketolase、canthaxanthinはアスタキサンチンphycoerythrin経由に改宗し(astaxanthinamide)。

の動作令を種には多様性がβ-carotene水酸化酵素とβ-carotene ketolase触媒変換のβ-caroteneアスタキサンチンは変わってきています柳ら。[25]やがてheterologous使ったHaematococcus pluvialisβ-carotene ketolase Synechocystisスペシャル会6803)・劉らた結果らは心臓細胞アスタキサンチンSynechocystis年に最初に合成13万コンテンツ0.06%ポイント(約481±)mg / g乾セル体重(DCW)。また、でvitro実験[26-27]では、haematococcus pluvialisにおけるアスタキサンチン合成の最適な経路はケトラーゼ酵素の触媒反応であり、その後にヒドロキシラーゼ酵素のヒドロキシル化反応が続くことが確認されている(図4)。

2.2細菌はアスタキサンチンを合成する

アスタキサンチンは、グラム陽性菌brevundimonとしてsp.やグラム陰性菌sphingomonとしてsp., par acoccus haeundaensis、methylomonとしてsp.、altererythrobacter ishigakiensisなど、いくつかの種類の細菌から発見されている(表1)。

の存在前兆ためアスタキサンチンいくつかの細菌における生合成と、アスタキサンチン生合成経路におけるいくつかの重要な遺伝子の同定により、高収量の人工アスタキサンチン産生株を構築することが可能になった。カロテノイドを譲ったことが遺伝子crtWはcrtZ、crtY、crtI、crtB海洋性からcrtE細菌Pseudoalteromonas luteoviolaceaに? ?大肠菌組み換えで大腸菌离さアスタキサンチンを生産する成功させることができました、という高額の収益率は400μg / g DCW[36]。大腸菌では、2つの主要なレート制限酵素、dxpシンターゼ(dxp)とippイソメラーゼ(idi)の過剰発現がippとdmappの供給を増加させる。

代謝磁束isopentenylリン酸のを増やし、生産などのカロチノイド色素トマトの红素やβ-caroteneできる増えていることが分かった。しかし、heterologousアスタキサンチン大腸菌内に合成されの生の変換β-caroteneアスタキサンチンがもっとも重要ステップ予定の効率的なアスタキサンチン生を実现できます。λを歩道組み換え技術大腸菌plasmid-freeはが造営され、xanthophyll生Pantoeaの遺伝子の染色体にananatisを統合Phaffia大腸菌BW-CARO大腸菌人工株を取得するBW-ASTAしています。この系統では異型発現後に1.4 mg/gのdcwが得られた。でCoryne細菌glutamicum Coryne細菌glutamicum合成アスタキサンチンに成功した符号化遺伝子という意思を表明しトマトの红素cyclase CrtY、β-carotene ketolase CrtWとβ-carotene水酸化酵素からCrtZFulvimarina pelagi、mg / Land収益率は0.4人に達するかもしれmg / L / h[32]。

このレベルでは細菌によるアスタキサンチン合成それ自体は藻類のそれとは全く異なり、細菌におけるアスタキサンチンの合成は非常に重要であり、その後の遺伝子改変株の構築のための対応する遺伝子配列を提供する。

2.3酵母によるアスタキサンチン合成

現在、rhodotorula glutinisは天然アスタキサンチンの主要な酵母源であり、aquafeed産業に応用されている。rhodotorula glutinisによるアスタキサンチン合成の研究では、系統の単離、突然変異発生、および得られる遺伝子工学に焦点が当てられてきたハイリスク・ハイリターンアスタキサンチン-producingが生じます赤酵母は、facultatively冷愛性の担子菌であり、低温酵母です。

合成されるアスタキサンチンは、dextrorotatory構造を持ち、二次代謝物として赤酵母によって合成される主要なカロテノイドである。アスタキサンチン合成の濃度wild-type赤い酵母は200-400μg / g DCW、しヌメリを極度突然変異変異株を取得することができるアスタキサンチンします野生型のphaffia rhodozyma株は、抗菌薬、ニトログアニリン(ntg)、メチルニトログアニジンなどの化学試薬と紫外線および低エネルギーイオンビーム技術を用いて変異原化されました。スクリーニングによってでハイリスク・ハイリターンアスタキサンチン离れを起こして取得を行い(の概要菌株ミュータントのテーブル2参照)。ある石高E5042ウイルス株石の予想イオンビーム着床に相当することにより誘導されPhaffiarhodozymaZJB00010変異株、届く2512μg / g [37]赤酵母米は、多様な炭素源を利用できること、発酵サイクルが短いこと、発酵槽内での高密度栽培、生産速度が速いことなどの利点から、アスタキサンチンの工業生産に適した品種となっている。

また、酵母遺伝子株はアスタキサンチンの生産に有望である(表2)。研究では、CrtZの酵素同時に変換键β-caroteneアスタキサンチン。遺伝子のβ-carotene水酸化酵素CrtZ符号化Pantoea ananatisとβ-carotene ketolase CrtW符号化遺伝子Paracoccus spからねN81106がYarrowiaに持ち込まれたというゲノムlipolyticaです酵素CrtZ符号化ジーンとβ-carotene ketolase CrtW符号化遺伝子Paracoccus spからねN81106。st7403株は、3.5 mg/g dcw (54.6 mg/ l)という高いアスタキサンチン収率を得た[40]。からのてcrtZや遺伝子bkt作りの導入Haematococcus pluvialis Saccharomyces属cerevisiaeに遺伝工学を通じての変換効率βを増進させることが出来る-caroteneアスタキサンチンすると細胞内にアスタキサンチンの蓄積だからですggpp合成酵素の陽性変異体では、thmg1が過剰発現し、crti crtyとcrtbの3つのレート制限酵素のコード遺伝子が過剰発現した。最適化された二倍体系統では、crtzおよびbktのコード遺伝子が過剰発現し、アスタキサンチンの蓄積量は8.10 mg/g dcwに達した[42]。合成されたアスタキサンチンはlevorotary構造であることは注目に値する。

2.4微細藻類のアスタキサンチン合成

微細藻類とは、クロロフィルaを含む光合成を行う微生物の総称です。ほとんどの微細藻類は、多価不飽和脂肪酸や微細藻類多糖類などの様々な生理活性成分を合成できるだけでなく、カロテノイドを大量に蓄積することができる。いくつかの微細藻類は独自の完全なアスタキサンチン合成経路を持っている。その中でも、haematococcus pluvialisやchlorella vulgarisのような淡水の単細胞微細藻類が主な生合成源である。また、ミドリムシ(ハラミドモナス)、ミドリムシ(ミドリムシ)、アセタブラリンにもアスタキサンチンが含まれている。

微細藻類細胞は、環境ストレスにさらされると、緑色の光合成細胞から赤色の嚢胞細胞に変化する。これは、微細藻類細胞が成長に不利な環境を打ち消すために、大量のアスタキサンチンを合成したためである。微細藻類クロレラpyrenoidosaにおけるアスタキサンチンの生合成は、指数的成長期の初期に開始されます。細胞は通常、緑色の光合成形態で最適な条件の下で成長する。ストレスの多い状態ではアスタキサンチンの蓄積が誘導され、細胞は赤色の嚢胞状になる。カロチノイド色素小学校と違って形式を光合成の構造の変化と機能構成要素(例えばβ-carotene、zeaxanthinルテイン)、アスタキサンチンなど、大量ストレス環境を蓄積できる高光塩分と足りない栄养素高し!低栄養・高照度などの環境ストレス条件下では、カプセル形成が始まり、大量のアスタキサンチンが蓄積されます。光、温度、塩分および化学試薬はすべて、分子レベルでのアスタキサンチン合成に影響を与える。

細胞内で高温条件下で生成される過剰な低活性酸素は、カロテノイドの代謝を弱める。ハイライト[44]およびアセテート[45]、ジャスモン酸メチル[46]およびジベレリン[46]はすべて、カロテノイド生合成経路に関連する重要な遺伝子の発現を促進する機能を有する。酢酸、ジャスモン酸メチル、ジベレリン酸は、crtz遺伝子の発現を増強し、lcye遺伝子の発現を阻害することによって、アスタキサンチンの生合成を促進する。アセテートなどの誘導条件に比べ、高い光強度がpds、crtiso、lcyb、lut1、lut5、zep遺伝子の発現に影響を与え、カロテノイド生合成をより大きく促進し、カロテノイド合成に関連する遺伝子の発現変化の主な駆動力となる。研究では、カルビン回路とトリカルボン酸回路が他の代謝の前駆体となることが示されている。βの-carotene水酸化酵素、hexahydro-lycopeneシンターゼ、octahydro-lycopene全部desaturase upregulated内アスタキサンチン蓄積を高めた。

1990年代後半にはhaematococcus pluvialisから抽出されるアスタキサンチンの工業生産が大規模に開始された。単細胞光合成生物の一種で、野生型のhaematococcus pluvialis細胞は乾燥重量で最大4%のアスタキサンチンを含むことができる。光エネルギーの利用率が高く、成長速度が速いという特徴もあり、中国では安全な生産系統として認められている。

しかし、haematococcus pluvialisの工業化には光合成を確保するために光反応器の使用が必要であり、生産コストが大幅に増加する。そのため、生産コストを削減するための新しい資源と技術の開発が現在の研究の焦点となっています。

2.5海洋真核微生物がアスタキサンチンを合成する

トラウストキトリウム(thraustochytrium)は真核生物の一種で、ミクロアルガに似ているが葉緑体を持たず、光合成を行わない。細胞は、脂質、色素、スクアレンなどの人体に有益な活性物質を大量に蓄積することができます。また、Thraustochytrium Schizochytrium、Aurantiochytriumカロチノイド色素を作りやすくβなど-caroteneアスタキサンチン。研究では、トラウストキトリウム、シゾキトリウム、オーランチオキトリウムの代謝物は炭素源の条件によって異なることが分かっている。グリセロールを炭素源として発酵させる際、グリセロールは主にグリセロールの二次代謝物の生合成を促進し、糖鎖活性を高め、nadphを生成する(表3)。本研究では、トラウストシイtriidae sp.およびオーランチオキトリウムsp.の原料として、醸造副産物および廃糖蜜を炭素源として利用し、生産コストを低減しながらアスタキサンチンの増産に成功し、トラウストシイtriidae sp.におけるアスタキサンチン生合成の商業化の可能性をさらに高めた。

また、アスタキサンチン生産細胞では、環境ストレス、突然変異、遺伝子工学および他の手段によってさらに強化することができます。アスタキサンチンには強い抗酸化作用があります。細胞がストレス下にあると、細胞内のカロテノイドの代謝が強化され、アスタキサンチンの産生が大幅に増加し、細胞が不利な環境に抵抗するのに役立ちます。研究では、ある濃度のブタノールとメタノールは、スキゾキトリウムリムシナムb4d1においてアスタキサンチン合成を誘導する効果があることが示されている。5.6%メタノールが加えられたというもの、文化媒体総アスタキサンチンコンテンツ约3300μg / gに増え,アスタキサンチン合成は主に3S-3&#[47] 39; S構成について説明する。

代謝経路が明らかになったことにより、オーランチオキトリウムでも遺伝子工学的手法により高収量のアスタキサンチン株が得られた。Aurantiochytriumspにおける。SK4离の遺伝コードヘモグロビン珪藻植物Vitreoscillastercoraria (vhb)が過剰な投与とアスタキサンチン増産9-fold 131.09μg / g [21]また、ハイリスク・ハイリターンアスタキサンチン株を得ることができる野生株の変異原γによる-rays、化学NTGといった方法も紹介された。収量性の生产アスタキサンチンが優れるひずみSchizochytriumSH104を用いて得られるγ-raysは原作に倍から3倍の大雪で緊張が、3.689は0.0469 mg / L[51]。また、シゾキトリウムは光を必要としないという特性を有しており、dhaの製造にも安全であることから、工業用アスタキサンチン製造の可能性がある。

2.6植物はアスタキサンチンを合成する

マリーゴールドのいくつかの種は、アスタキサンチンを生産することができる唯一の陸上植物である[56]。adonis属のadonis aestivalisやadonis annuaの花弁は、アスタキサンチンの蓄積により鮮紅色を示す。しかし、マリーゴールドの花の大きさが小さいため、アスタキサンチンの工業生産には限られている。しかし、高等植物におけるアスタキサンチン合成経路の良いキャリアであり、参考文献となっているアスタキサンチンの発展bioreactors。アスタキサンチンはカロテノイド代謝の最終生成物である。多くの植物はアスタキサンチンを蓄積する能力を持っていないが、カロテノイドを高レベルで含んでいる。

代謝経路関連遺伝子をβから-caroteneこれらの植物细胞はアスタキサンチン抜けているを壊すことが代謝を引き起こすβ-carotene総合舞台。研究者らは遺伝子工学を用いて、高収量のアスタキサンチンを生産する遺伝子組み換え植物株を得ている。のco-expressionトマト、Chlamydomonas reinhardtiiβ-carotene ketolaseとHaematococcus pluvialisβ-carotene水酸化酵素によりの大半をupregulationオリジナルカロテノイド遺伝子トマト、カロチノイド色素に効果的に監督炭素磁束営々と积大量の自由アスタキサンチン木の葉のですタバコのcrtwおよびcrtzをコードするbrevundimonas spを務めていらしたsd212遺伝子の発現により、タバコ葉中の0.5% dcw(全カロテノイドの70%以上)でのアスタキサンチンが産生された[57]。

3まとめと展望

アスタキサンチンには強い抗酸化作用があります。アスタキサンチンに対する市場の関心が高まり、需要が高まるにつれ、食品栄養改善剤、ヘルスケア、飼料などの分野で大きな応用価値と発展の可能性を持っている。化学的および生物学的に合成されたアスタキサンチンは、異なる分野で異なる応用領域を持っています。化学合成されたアスタキサンチンは、低コストかつ安価であり、工業化が進んでおり、市場におけるアスタキサンチンの主要な産業供給源となっています。生合成アスタキサンチンの普及に伴い、化学合成アスタキサンチンの管理が各国で厳しくなっています。米食品医薬局(fda)は、化学合成されたアスタキサンチンを食品や健康製品などの市場に流通させることを禁止した。

生合成天然アスタキサンチンは、より高い生物活性と安全な供給源を有し、特に研究のホットスポットとなっているヒト用天然顔料の市場ニーズを満たしています。このような市場の要請から、生合成アスタキサンチンへの注目も高まっています。しかし、天然アスタキサンチンの生産量が少ないため、価格が高騰し、一般的な市場の需要を満たすことができません。市場に対応して&#アスタキサンチンの需要拡大合成生物学、代謝工学、発酵工学、および他の手段を介して植物や微生物におけるアスタキサンチン生合成の正確な制御は、天然アスタキサンチンの大規模な工業生産を達成するための効果的な方法です。アスタキサンチンを一から合成できる既知の生物は、細菌、酵母、微細藻類、植物などに限られており[19]、大量生産のための重要な研究課題である。

さらに、生合成の下流処理、特にアスタキサンチンの効率的な抽出と精製においても大きな課題があります。生合成アスタキサンチンの生産可能性は非常に大きく、克服すべき主な課題は、コスト競争力を高めるためのより優れたエンジニアリングと技術革新です。要するに、アスタキサンチンの生合成は魅力的な分野であり、急速に成長する可能性がある。バイオテクノロジーは産業の新たな可能性を開くと期待されています生物由来のアスタキサンチンの生産.

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