天然アスタキサンチン安定性最新の研究

アスタキサンチン, のimportant member ののカロテノイドfamily, is not only the strongest antioxidant among 自然substances [3], but also hとしてimportant physiological 活動such としてanti-inflammatory [4], anticancer [5], preventiにのcardiovascular disease [6], slowing aging [7], とimproving body movement [8]. Therefore, astaxanthでhas good applicatiにprospects でthe markets のhealth products, food, medicine, cosmetics, とfeed [9].

2010年にChina's announcement no . 17は、新しい資源食品としてhaematococcus pluvialisを承認し、haematococcus pluvialis由来のアスタキサンチンは乳児食を除くあらゆる種類の食品および飲料に添加することが許可された[10]。global marketinsightsの市場データによると、世界のアスタキサンチン市場は2024年までに8億米ドルに達すると予測されており、北米市場は年率3.5%以上の複合成長率で成長しています。アジア太平洋地域は、市場の成長(2億5千万ドル以上)の主な貢献者になるでしょう。

しかし、天然のアスタキサンチンは不安定で分解しやすいため、生物学的活性や生理機能が低下し、用途が制限されている。そのため、天然アスタキサンチンの安定性向上は現在の研究ホットスポットの一つであり、アスタキサンチン送達システムに関する多くの報告があります。しかし、この分野はまだ黎明期であり、アスタキサンチンの抽出、加工、貯蔵における安定性の変化の法則は無視されることが多く、包括的な基礎データや体系的な解析が不足しています。天然アスタキサンチンの安定性に影響を与える要因と本質的な法則を総合的に理解してこそ、安定化技術の開発と改善をよりよく達成することができる。

This paper reviews the influence とcauses のstability の自然アスタキサンチンに◆own structure, extractiにsolvent, processing とstorage environmental conditions. It summarizes とcompares the protective effects, technical characteristics とbasic principles のstabilization のnatural アスタキサンチンによってemulsion, microcapsule, liposome とnanoパッケージtechnologies. Finally, it puts forward some prospects 基づいてon the existing astaxan薄いstabilization technology, which provides some reference value ためthe protection と配達のastaxanthin.

1アスタキサンチンの概要

アスタキサンチンは、haematococcus pluvialisとしても知られていますルテイン、エビの赤い色素、エビの黄色の色素、エビの黄色の物質とロブスターの殻の色素[12]は、現在発見された最も強い抗酸化活性を持つ物質です。◆な抗酸化力がより強いビタミンEなどの既存の自然抗酸化物质β-carotene、リコピンとして知られている「スーパービタミンE」[13−14]。

1.1アスタキサンチンの化学構造

キラルな炭素原子c-3とc-3 'アスタキサンチン共役二重結合鎖の両端にはそれぞれrまたはsの形で存在し、図1(1)に示すように3つの立体異性体、すなわちall-trans (3 s, 3 &)を生じる#39; s)、cis-トランス(3 s、3' r)、およびトランス-トランス(3 r、3&#^ のb c d e f g hi(第39話、第39話)#39; s)と(3 r、3' r)異性体は鏡像(エナンチオマー)[15]。末端の多共役二重結合と不飽和ケトン基は、アスタキサンチンに活発な電子効果を与え、フリーラジカルから不対電子を引きつけたり、電子をフリーラジカルに供与したりすることで、物理的にフリーラジカルを除去して一重項酸素を消すことができる。

Astaxanthinhas multiple double bonds でthe linear part の◆molecule, とeach double bond can be in the Z (cis) or E (trans) configuration. The all-E configuration is the most stable structure because the branched groups do not compete ためspatial positions [16]. It has been found that the Z-type structure is present at positions 9, 13 と15 in natural astaxanthin, so the possible geometric isomers of astaxanthin are all-E, (9Z), (13Z), (15Z), etc. (as shown in Figure 1 (2)). At the same time, アスタキサンチンhas one hydroxyl group in each of its terminal cyclic structures. These free hydroxyl groups can form esters with fatty acids. One hydroxyl group forms an ester with a fatty acid, which is called a single astaxanthinester, while two hydroxyl groups are called double esters (as shown in Figure 1 (3)). After esterification, its hydrophobicity and stability are enhanced [16−17]. It can be seen that natural astaxanthin is diverse in form, and the 異なるmolecular structures determine the differences in stability between astaxanthins.

1.2アスタキサンチンの源

Currently, astaxanthin is produced によってchemical synthesis, biosynthesis, and natural extraction. Chemical synthesis is divided into total synthesis and semi-synthesis: total synthesis uses chemical raw materials as raw materials and is produced through chemical synthesis reactions; semi-synthesis uses carotenoids such as canthaxanthin, lutein, and zeaxanthinアスタキサンチンを調製する原料として[18]。この方法では、複数の化学反応と生物触媒反応が必要であり、合成されるアスタキサンチンは複数のコンホメーションの混合物であり、副生成物を含んでいます。合成プロセスには重大な安全上のリスクがあります[19]。

生合成法では、酵母、藻類、細菌を用いてアスタキサンチンを生産する。この方法では、明瞭な構造(主にトランス構造)で副生成物が少ないアスタキサンチンが得られるが、収率が低く、培養条件が厳しい。大量生産を実現するためには、安価な培養材料の使用と高品質・高収量株の選択と育種が鍵となる[20]。現在、天然資源からのアスタキサンチンの抽出は安価で大量生産が可能であり、市場の需要を緩和することができる。アスタキサンチンは、主に植物油[21]、有機溶媒[22]、イオン液体[23]、共結晶溶媒[24]を用いて、haematococcus pluvialis、rhodopseudomonas palustris、甲殻類などの天然資源から抽出されます。天然のアスタキサンチンは、一般的に安定性、抗酸化活性、生物学的利用能および安全性の点で合成アスタキサンチンよりも有利である[25 - 27]。

2天然アスタキサンチンとそれに影響を与える要因の安定性

天然のアスタキサンチンは優れた機能性を持ち、対応する機能性製品の開発に大きな価値があります。しかし、アスタキサンチンの不安定性は実用化の最初の課題である。まず、アスタキサンチンの共役二重結合が化学的に活性化する。第二に、溶媒の極性の違いが溶解度と安定性に影響を与える。最後に、アスタキサンチンは光や温度などの影響で、加工・保管中に劣化しやすくなります。多くの研究は、アスタキサンチンの安定性の1つの側面だけに焦点を当てており、複数の要因の影響を無視している。本論文では、天然アスタキサンチンの安定性の影響要因と変化法則を、アスタキサンチン自体の構造、抽出溶媒、加工・貯蔵環境の3つの観点から総合的に分析する。

2.1 .アスタキサンチン自体の構造

ルテインやビタミンcやβ-carotene共役二重結合、ヒドロキシル基、ケト基の存在などにより、アスタキサンチンは親水性と疎水性の両方を持ち、フリーラジカルと反応して構造変化を起こしやすくなる[28]。一方、最も自然アスタキサンチンesterified形式では存在するが、複数の脂肪酸C16:0などオクタデカン酸(C18:0) C18:1、リノール酸(C18:2)、γ-linolenic酸(C18:3)[29]。研究では、エステル化されたアスタキサンチンは遊離アスタキサンチンよりも安定であることが示されている。例えば、dl-mentholとカプリル酸を含むマイクロエマルジョンでは、遊離アスタキサンチンの半減期は13.86日、アスタキサンチンエステルの半減期は69.31日である[17]。さらに、安定性はエステル化の程度と正の相関がある。さらに、炭素鎖の長さを増加させ、脂肪酸の不飽和度を減少させることは、の安定性を向上させるために有益ですアスタキサンチンesters。アスタキサンチンドコサヘキサエン酸ジエステルは、アスタキサンチンエステルの中で最も安定した形態である[16]。

そのため、生产加工の食品の、薬や化粧品、注目すべき区別アスタキサンチンの別組織に対する独自の构造の影響安定究明、を、防護措置を講じを対象商品の说明事実上の賞味期限幅を大きく拡げでしつこくて、アスタキサンチンの有効活用を宣伝した。

2.2抽出溶剤

溶媒とアスタキサンチン分子の相互作用はその安定性に直接影響し、抽出条件(温度、時間など)の違いが抽出過程におけるアスタキサンチンの構造に大きな影響を与える。しかし、これまでの多くの研究では溶媒自体の性質がアスタキサンチンに与える影響を無視してきました。アスタキサンチンは、水に不溶で脂溶性であり、クロロホルム、アセトン、ベンゼンなどの有機溶媒[22]や植物油、魚油など[21]に容易に溶解します。植物油抽出の効果は低く、高温を必要とし、アスタキサンチンは分解しやすい[30];有機溶媒の抽出速度は高いが、有機溶媒の極性は非常に強く、アスタキサンチン構造の安定性を維持するのには役立たない[31]。したがって、理想的な抽出技術は、高い抽出速度とアスタキサンチン安定性の2つの機能を兼ね備えたものである。

1-ブチル-3-メチルイミダゾリウム塩化物([bmim][cl])や1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムヘキサフルオロリン酸([bmim][pf6])などのイミダゾリルイオン液体(ils)は、カロテノイド抽出時にアセトンよりも半減期が長く、カロテノイド抽出時にilsがアセトンよりも安定であることが示されている[23]。ヘキサフルオロリン酸([bmim][pf6])およびその他のilsの半減期はアセトンよりも高く、il-抽出カロテノイドがアセトン抽出カロテノイドよりも安定であることを示している[23]。これまでの研究で、疎水性の第四級アンモニウムおよびホスホニウムイオン液体は、イミダゾリウムイオン液体よりもアスタキサンチンに溶解しやすく、また、塩化トリブチルホスホニウム([p4448] cl)中のアスタキサンチンの濃度変化と色差パラメータとの間に良い数学的関係があることが示されている[32]。しかし、ilsの価格が高いことや生体適合性が低いことなどの欠点があり、アスタキサンチンの広範な商業的抽出には限界がある。

Deep 錆色solvents (DESs) are an emerging green solvent that are eutectic mixtures of a hydrogen bond acceptor (HBA) and a hydrogen bond donor (HBD). Studies have shown that astaxanthin exhibits better stability in DESmicroemulsions than in organic solvents (ethanol, methanol, and acetone) [17]. In addition, the antioxidant activity のアスタキサンチンextracted with DESis higher than that extracted with organic solvents [33], and acidic DES is more conducive to the dissolution のアスタキサンチン[34]. Therefore, DES is a good alternative to organic solvents and イオンliquids. In summary, the choice of solvent ためアスタキサンチン抽出コスト、環境保護、安全性、溶解性、安定性などの複数の側面から総合的に考慮する必要があります。

2.3処理および保管環境条件

2.3.1光

光はアスタキサンチンに2つの影響を与える:。 cis-trans二重結合を形成し、電磁波のスペクトルは青色の端に向かって2 - 10 nmシフトする。bアスタキサンチンの酸化を促進し、発色団の分解と断片化、スペクトルの紫外線領域へのシフト、および色の喪失を伴う[35]。アスタキサンチン抽出物は、無光、屋内の自然光、uv光、および連続日光暴露の条件下に置かれました。6時間後、日光下でのアスタキサンチンの保持率はわずか0.57%であったが、暗所では有意な変化は認められなかった[36]。同様に、maohua aihematらは、紫外線がアスタキサンチンの安定性を損なうことを指摘している[37]。このため、アスタキサンチンは日光や紫外線に非常に敏感であり、抽出、保管、使用時には光が当たらないように注意する必要がある。

2.3.2温度

High temperatures have a significant damaging effect on most bioactive substances. Astaxanthin should be stored at low temperatures to slow down its degradation. Many studies have shown that the stability of astaxanthin extracts decreases with increasing temperature. For example, the absorbance of astaxanthin extracts stored at 4 °C remains unchanged, while the astaxanthin residual rate is only about 30% after being stored at 70 °C for 6 h [36]. Similarly, after storing astaxanthin oil at below 60 °C for 1 h, the loss rate of astaxanthin was less than 2%, while when the storage temperature reached above 80 °Cthe loss rate exceeded 20% [38].

2.3.3 pH

環境の酸性度とアルカリ度はアスタキサンチンの溶解度と安定性に影響を与える。弱アルカリ性の環境はアスタキサンチンの安定性にほとんど影響を与えないが、長期的な弱酸性環境はアスタキサンチンの安定性を損なう[39]。また、弱アルカリ性の環境下では、アスタキサンチンエステルはsaponification反応を起こし、遊離アスタキサンチンに変換されます[37]。酸性条件下では、アスタキサンチンの溶解性および抗酸化活性が有意に向上するが、過度の酸性度はアスタキサンチンの安定性に影響を与える可能性がある[32]。したがって、保管中に溶液を中性または弱アルカリ性の状態に維持することは、アスタキサンチンの構造と機能の安定性を維持するのに役立ちます。

2.3.4金属イオン

金属イオンは、アスタキサンチンの酸化を促進し、それを溶解してフェードし、さらには曇りになることができます。song sumeiら[40]は、fe2 +、fe3 +、cu2 +を添加すると、アスタキサンチンの保持率が有意に低下することを見いだした。さらに、fe2 +、cu2 +、k +の添加により、アスタキサンチン抽出液が濁った[36]。そのため、鉄製品やfe2 +、cu2 +を含む物質の添加は、アスタキサンチンの製造・輸送過程でできる限り避けるべきである。

2.3.5酸素

酸素はアスタキサンチンの自己酸化、光酸化、化学酸化を引き起こす。室温25°cで空気に曝して30日間暗闇で保存すると、遊離状態のアスタキサンチンの保持率はわずか20%であるのに対し、マイクロカプセル化されたアスタキサンチンの保持率は80%に達する[41]。これは、空気中の酸素がアスタキサンチンと酸化反応を起こして分解するためと考えられます。抗酸化物質を添加してアスタキサンチンの安定性を向上させようとする研究もあるが、抗酸化物質2,6-ジ-tert-ブチル-4-クレゾール(bht)を添加してもアスタキサンチンの安定性は改善されず、2つの抗酸化物質vcとna2so3が実際にアスタキサンチンの安定性を低下させることがわかった[36]。これは、アスタキサンチンの抗酸化特性がvcやna2so3よりもはるかに高く、vcやna2so3を酸化から守るために自身を酸化しているためと考えられます。

3天然アスタキサンチン安定化技術

天然のアスタキサンチンは抗酸化作用が強いが、不飽和構造を持つため、高温や光などにさらされると化学的に劣化しやすく、そのために色あせたり生物活性が低下したりするため、食品、医薬品、化粧品などの産業分野での利用が制限されている。様々な用途におけるアスタキサンチンの利用率を向上させるために、エマルジョン封止、マイクロ封止、リポソーム、ナノレベル封止などの様々な安定化技術が研究されている。そこで、上記の技術を用いたアスタキサンチン埋め込みのプロセスと埋め込み後のアスタキサンチンの安定性について、それぞれの安定化効果と長所・短所を比較しながら説明する。

3.1乳剤送達システム

The 乳剤システムfor delivering astaxanthin is to dissolve astaxanthin in an organic phase, then fully disperse the organic phase in an aqueous phase を含むan emulsifier, and form a colloidal system under the action of certain external forces (such as stirring, homogenization, ultrasound, etc.) [42]. In addition to traditional emulsions, nanoemulsions, microemulsions, ピグモンemulsions and multi-layer emulsions have gradually emerged in recent years. The rapid development of astaxanthin stabilization 技術has been promoted によってthe updating of 乳剤preparation technology, the iteration of ingredients and the diversification of functions (as shown in Table 1).

3.1.1ハッシュ伝統emulsions

伝統的なemulsions別名従来のemulsionsや巨大なemulsions美濃雑参照分散飞沫の半径を有するシステム300 ~ nm m 100μの整数であり、別れを傾向があるように。従来、タンパク質と多糖類の乳化剤を組み合わせた乳化剤は、良好な安定化効果があったが、紫外線や熱処理によって、その中に埋め込まれた物質を分解する傾向があった[43]。最近の研究では、カセイン-カフェ酸-グルコース安定化エマルジョンがポリフェノール(カフェ酸)の存在による有害な環境から内部のアスタキサンチンを保護するのに有益であることが明らかになった[44]。しかし、従来のエマルジョンは本質的に不安定であり、エマルジョン自体の安定性をいかに維持するかが、この分野では常に課題となっていました。

3.1.2 Nanoemulsions

ナノエマルジョンは一般に水、油、界面活性剤から構成される。粒子サイズは小さく(50 - 200 nm)、高圧均質化により動力学的に安定である。従来のエマルジョンと比較して、活性物質の安定性と生物学的利用能を改善することができます[45]。乳化剤の選択と複雑な乳化剤の使用は、優れた特性を持つナノエマルジョンを調製するための鍵です。

大豆レシチンを乳化剤として調製し、遊離状態のアスタキサンチンと同じ条件で1週間保存したアスタキサンチンのナノエマルションでは、アスタキサンチンの54.92%を大幅に上回る85.34%の保持率を示した[46]。さらに、低分子乳化剤、タンパク質および多糖類の混合物は、調製された乳剤の特性を大幅に改善することが示されている[47]。例えば、複雑な乳化剤(ポリソルベート20、カセイン酸ナトリウム、アラビアゴム)を用いてアスタキサンチンナノエマルジョンを調製した場合、25°cで8週間の保管後のアスタキサンチンの分解率はわずか20%であった[48]。しかし、高圧均質化は系内の敏感な化合物の構造を変化させ、生物活性を低下させ、熱力学的に不安定にする可能性が高い。

3.1.3 Microemulsions

ナノエマルジョンと比較して、マイクロエマルジョンは粒径が小さく(10 ~ 100 nm)、透明である。これらは界面活性剤の作用によって自発的に形成され、熱力学的に安定な系である[49]。マイクロエマルジョンは、親油性化合物の優れた安定性、低粘度、強い可溶化性などの優れた特性を有しています。溶解性と安定性の両方を考慮したアスタキサンチン抽出溶媒の一種です。近年、イオン液体ベースのマイクロエマルジョン[50]および共晶溶剤ベースのマイクロエマルジョン[17]が、アスタキサンチンの抽出および安定化において良好な結果を示している。有機溶媒と比較して、マイクロエマルジョンはアスタキサンチンの溶解度を向上させることができ、共晶溶剤系マイクロエマルジョン中の遊離アスタキサンチンおよびアスタキサンチンエステルは有機溶媒よりも優れた貯蔵安定性を示す[17]。

3.1.4ピグモンemulsions

界面活性剤(多糖類やタンパク質など)によって安定化された従来のエマルジョンは、通常熱力学的に不安定であり、凝集、凝固、オストヴァルト熟成によって時間とともに分解される。一方、ピッカリングエマルションは、コロイド粒子によって自身の安定性を高める[51]。一般的なコロイド粒子は、タンパク質ベースの粒子(例えば、ルパンタンパク質粒子[52])または多糖類-タンパク質粒子(例えば、アルコール可溶性タンパク質およびアルギン酸ナトリウム[53])です。同時に、ピカリングエマルジョンによって運ばれるアスタキサンチンは、遊離のアスタキサンチンよりも耐熱性、高温、金属イオンに対する耐性が高い[54]。

3.1.5多層emulsions

“Multilayer emulsion” is an emerging technology for encapsulating astaxanthin。これは、脂質液滴を取り囲む多くの生体高分子層(または乳化剤)から構成され、吸引静電相互作用によって互いに上に堆積する[55]。研究によると、保管中のキトサンペクチン多層エマルション中のアスタキサンチンの分解速度は、従来のエマルションの分解速度の3 ~ 4倍遅いことが示されている[56]。しかし、多層エマルジョン技術は、第一に、合理的なシステム構成を設計すること、第二に、安定性に影響を与える多くの要因(生体高分子の種類、液滴濃度、イオン強度など)を最適化することも課題となっています。

従来のエマルションであれ、近年徐々に登場してきたナノエマルション、マイクロエマルション、pickeringエマルション、多層エマルションであれ、その固有の不安定性により、アスタキサンチンなどの生理活性物質のカプセル化・送達システムとしての用途は大きく制限されています。現在、この分野の研究は主にエマルジョン自体の安定性を向上させることに焦点を当てている。対照的に、マイクロエマルション、ピッカリングエマルション、多層エマルションは、両親親和性物質を含むため、安定性が大幅に向上します。しかし、アスタキサンチンの抽出速度、カプセル化効果、貯蔵安定性をさらに向上させる研究はなく、エマルジョンの組成に関する理論的研究を強化する必要がある。

3.2マイクロカプセル化配信システム

3.2.1の基本的な方法

Encapsulating astaxanthin in a wall material matrix (liquid/solid, homogeneous/heterogeneous material, etc.) can protect astaxanthin from external interference [61]. Common methods include spray drying [62], freeze drying [63] and complex coacervation [64]. Table 2 lists the process parameters, encapsulation efficiency and stability of these astaxanthin microencapsulation techniques. Spray drying is fast, simple and economical, but drying at too high a temperature can damage the core material [62]. In contrast, the low-temperature frozen state of the freeze-drying method can effectively protect the internal astaxanthin, but it is time-consuming and has high operating costs [63]. Although the coacervation method does not require organic solvents or high temperatures and is suitable for use in the 食品industry, the encapsulation rate of this method is generally low [65]. Therefore, it is important to understand the principles, operating conditions, process parameters, advantages and disadvantages of each method in order to prepare astaxanthin microcapsules with good properties.

3.2.2一般的な壁材料

壁材料の組成と選択は、マイクロカプセルの特性にとって重要であり、高効率で高性能なマイクロカプセル製品を得るための条件でもあります。理想的な壁材料は、高濃度および低粘度(高濃度で良好な流動性)、優れた乳化特性、乾燥および乾燥が容易で、低コストである必要があります[66 - 67]。一般的な壁材料には、炭水化物(ショ糖、マルトデキストリン、トウモロコシ繊維)、親水性歯茎(アラビガム、カシューガム)、タンパク質(ホエイプロテイン、ゼラチン)、油脂(ショ糖脂肪酸エステル、レクチン)が含まれる。

実際には、タンパク質と炭水化物の組み合わせ、またはタンパク質と親水性歯茎の組み合わせなど、いくつかの壁材料を混合して一緒に使用することがよくあります。壁材料の組み合わせの種類と比率は、マイクロカプセル化プロセス中に安定したシステムを形成する上で重要な要素ですが、アプリケーション要件に応じて合理的に組み合わせる必要があります。

a. 相互に、タンパク質や親水性歯茎と炭水化物の組み合わせ。炭水化物は粘度が低く、非常に可溶性であるが、高い空隙率と低い乳化能力[68 - 69]のため、高い小型化を達成するためにはタンパク質や歯茎と組み合わせる必要がある。例えば、マイクロカプセルアスタキサンチンコーティングzeinの1:1の割合を用意しoligochitosan (OCH)ディマンドだけでなくパッケージ率が高い(94.34%±0.64%ポイント)、紫外線耐えもアスタキサンチン82.4%が保有率とよりはるかに高いことが60%まで自由アスタキサンチン[69]。さらに、乳化剤を添加することで、アスタキサンチンの安定性とカプセル化効率を大幅に向上させることができる[41]。

b. タンパク質と親水性ガムのブレンド。タンパク質は乳化性に優れていますが、タンパク質粒子は凝集しやすく、プロテアーゼによって容易に加水分解されます。しかし、親水性歯肉は、タンパク質の表面活性と粘度を改善し、壁材料の安定性を高めることができます。例えば、壁材としてホエイタンパク質やアラビゴムなどとアスタキサンチンエステルを埋め込んだマイクロカプセルは、強酸(ph 4)環境に優れた耐性を示すことがわかった[64]。

c.脂質と炭水化物のブレンド。研究アスタキサンチンのディマンド構成で覆われているβ-cyclodextrinとショ糖脂肪酸エステル(1:1の割合で)安定してきたのです自由アスタキサンチン[63]より温度差は得意ではない。可能な理由は脂質を促す物质ショ糖脂肪酸エステルなどの结晶β-cyclodextrin、形成ような濃密な分子面ネットワーク構成を図り、内のアスタキサンチン安定させた。

アスタキサンチンのマイクロカプセル化は、いくつかの壁材料を組み合わせることによって良好な安定化とカプセル化効率を達成することができるが、壁材料とミクロな分子構造との相互作用はまだ不明である。アスタキサンチンをカプセル化するマイクロカプセルの正確な設計のための理論的基盤を提供するためには、分子レベルでのさらなる研究が必要である。

3.3リポソーム配送システム

リポソームは、同心円状のリン脂質二重膜が水相中に分散して自己凝集して形成される超微視的な球状の多孔質粒子です。これらは、親水性の内層と外層、疎水性の中層からなる小胞構造を持つ[76]。これは、水のコアに極性物質だけでなく、リン脂質によって形成された非極性領域に非極性物質を封入することができます。リポソームの一般的な調製法には、溶媒注入[77]、逆蒸着[78]、薄膜分散[76]、薄膜ソニケーション[79]などがある。

As shown in Table 3, astaxanthin liposomes prepared from phosphatidylcholine as a raw material have an encapsulation rate of 97.68% and exhibit good storage stability [80]. However, conventional liposomes have defects such as being prone to oxidation and aggregation. Therefore, surface modification of liposomes is a factor in improving stability and encapsulation efficiency. Various polysaccharides (e.g., chitosan [81]) and proteins (e.g., lactoferrin) have been used as surface modifiers. Wu etアル[82] showed that the encapsulation of astaxanthin in liposomes increased the retention rate by 10% compared to free astaxanthin. Modified liposomes such as phosphatidylcholine galactose and phosphatidylcholine neocarboxymannan also had higher astaxanthin encapsulation efficiency and antioxidant activity than the original phosphatidylcholine liposomes. liposomes have higher encapsulation efficiency and antioxidant activity than the original phosphatidylcholine liposomes. The large number of hydroxyl groups on the polar head of the modified phospholipids helps to form hydrogen bonds on the membrane surface to improve stability.

単一のリポソームに加えて、複雑なリポソームの合成も近年注目されている。リポソームの二重小胞構造は、互いに影響を与えることなく、アスタキサンチンとバクテリオシンをそれぞれ脂質層と水性層に埋め込むことができる。抗酸化作用と防腐作用の両方を持つ物質である[78]。リポソームの調製に必要な賦形剤および装置は比較的高価であり、高用量のリポソームは毒性が強い。現在、リポソームで安定化したアスタキサンチンの安全性評価に関する研究は不足している。

3.4ナノメートルスケールの送達システム

ナノリポソームやナノセルに加えて、ナノ粒子やナノ粒子などのアスタキサンチンのカプセル化技術もあります。

3.4.1ナノ粒子

Nanoparticles are usually assembled from natural polymers such as proteins, polysaccharides and 合成polymers [39]. They are an ideal carrier with special physical properties (e.g. uniformity, strong permeability, etc.) that can be used to encapsulate active substances, reduce external influences and achieve targeted 釈放in response to specific stimuli [84–85]. The choice of nanoparticle carrier can have a different effect on the stabilization of astaxanthin. For example, the water solubility, stability and bioactivity of astaxanthin are significantly enhanced when encapsulated in polymeric ナノ粒子prepared from polysaccharide-protein (alginate and chitosan) [86–87]. As shown in Table 4, nanoparticle-encapsulated astaxanthin has been shown to improve its stability. However, the potential toxicity of nanoparticles can have an impact on human health and the environment [88].

3.4.2 Nanodispersions

ナノ分散液は、分散媒体中にナノ粒子を安定に分散させたコロイド状のシステムである[89]。ナノ分散液中のアスタキサンチンは乳化剤によって安定化されており、乳化剤の種類と量を最適化することが設計の鍵となる[90]。例えば、ゼラチンと他の活性物質の組み合わせは、安定性を向上させることができます。その中で、ゼラチンとカセイン酸ナトリウムを乳化剤としてナノ分散させたところ、アスタキサンチン分解率が最も低かった[90]。その理由は、カゼイン酸ナトリウムは、その構造中にシステイン残基やジスルフィド結合などの官能基を有しており、フリーラジカルを除去して脂質酸化を防ぐことができるからと考えられる[91]。乳化剤を適切に組み合わせることで乳化分散性能が向上し、界面に分子錯体を形成することでアスタキサンチンを安定化させることができる[92 - 93](表4)。

3.5アスタキサンチン安定化技術の比較

3.5.1安定化の効果も

天然アスタキサンチンの安定化に関する研究は増加しているが、異なる方法間の比較研究は不足している。比較テーブル1 ~ 4の原理に基づい違う安定技術記憶アスタキサンチンの相乗効果で、それによれば、固有のmicroemulsionsの熱機械安定の使用ピグモンemulsionsの替わりにコロイド粒子乳化剤はより優越だとは伝統のemulsions(アスタキサンチンの劣化率や一般で言わ20%未満)である。マイクロカプセルに封入されたアスタキサンチンは、壁材の保護効果により、自己安定性の低いエマルジョン系よりも安定性が高く、保持率は85%に達する。リポソーム、ナノ粒子およびナノディスパージョン中のアスタキサンチンも保護することができるが、原料およびプロセスパラメータなどの要因に関係している。そのため、すべての要素を総合的に考慮して最適な安定化方法を選択する必要があります。

3.5.2各技術の問題点

従来のアスタキサンチン安定化技術は、アスタキサンチンの安定性をある程度向上させてきたが、同時に解決すべき問題も抱えている。エマルジョン系自体の安定性が悪いため、多くの乳化剤が使用され、生産コストが上昇するだけでなく、エマルジョンの輸送が困難になります[58]。マイクロカプセル化技術は、通常、粒子サイズを小さくするために噴霧乾燥の助けを必要とします。これは、高い設備投資と高い生産エネルギー消費を伴う複雑なプロセスです[45]。リポソームに必要な賦形剤および装置のコストは比較的高く、高用量のリポソームは毒性が強い可能性がある[76]。良好な性能を有するナノ分散液の調製は、大きな粒子サイズ、複雑な調製プロセス、高価な原料および貯蔵の困難、および大規模生産を達成することの困難というジレンマに直面している[90]。

4まとめと展望

天然アスタキサンチンは、生物活性や薬効が極めて高く、食品、医薬品、化粧品などの分野での応用が期待されています。しかし、天然のアスタキサンチンは、その構造、抽出過程、貯蔵環境が不安定であるため、その生物学的機能の発揮が制限されている。エマルジョン、マイクロカプセル、リポソーム、ナノ粒子、ナノディスパージョンなどの様々なアスタキサンチン送達システムの構築は、天然アスタキサンチンの安定性を向上させ、異なる技術的特性を示すことができます。

現在、エマルジョン、マイクロカプセル、リポソーム、ナノ粒子などのアスタキサンチン送達システムの開発は様々なスピードで進んでいる。しかし、全体的に見て、現在のアスタキサンチン安定化技術はまだ予備研究段階であり、解決すべき多くの科学的問題が残っています。基礎研究を強化し、分子レベルから乳化剤や壁材料の配合を設計するために、分子シミュレーションと他の技術を組み合わせ、安定化システムの構造を最適化し、カプセル化と安定化効果を向上させる。b.共晶溶剤、新しい界面活性剤、反応性エマルジョンの使用など、より環境に優しくスマートなシステムを求めて;c.アスタキサンチン抽出システム、恒常性システム、アプリケーション配信システムの相関性と連続性に焦点を当てる;d.アスタキサンチン恒常性評価システムの安全性評価方法及びシステムの確立の加速。

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