天然アスタキサンチン安定性最新の研究

カロテノイド系の重要な成分であるアスタキサンチンは、天然物質の中で最も強力な抗酸化物質であるだけでなく[3]、抗炎症作用[4]、抗がん作用[5]、心血管疾患の予防作用[6]、老化の抑制作用[7]、体の動きの改善作用[8]などの重要な生理作用も持っています。そのため、健康食品、食品、医薬品、化粧品、飼料などの市場での利用が期待されています[9]。

2010年にChina'sの発表no 。 17は、新しい資源食品としてhaematococcus pluvialisを承認し、アスタキサンチンはhaematococcus pluvialisに由来する幼児食を除くすべての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、世界アスタキサンチン市場北米市場は年平均3。5%以上の複合成長率で成長し、2024年には8億ドルに達すると予想されています。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,その生物学的活性と生理学的機能を低下させ、その用途を制限します。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、この分野は初期段階にあり、抽出、処理、および安定性の法則が変化します記憶アスタキサンチン多くの場合、包括的な基礎データと系統的な分析を欠いて、無視されます。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。

本論文では、nの安定性の影響と原因を検討する天然のアスタキサンチンです,抽出溶媒,処理および保存環境条件。これは、保護効果、技術的特性との安定化の基本原則を要約し、比較しますエマルジョンによる天然アスタキサンチン、マイクロカプセルリポソームナノカプセル化技術などです最後に、既存のアスタキサンチン安定化技術を基にした将来性を提示しており、これはアスタキサンチンの保護と送達のための参考価値を提供している。

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。

アスタキサンチンは分子の線形部分に複数の二重結合を持ち、それぞれの二重結合はz (cis)またはe (trans)配置になる。全電子配置が最も安定な構造であるのは、分岐群が空間的な位置を争うことがないからである[16]。z型構造は9位、13位、15位に存在することが分かっている天然アスタキサンチンそのため、アスタキサンチンの幾何異性体としては、all-e、(9 z)、(13 z)、(15 z)などが考えられる(図1(2)参照)。同時に、アスタキサンチンはそれぞれの末端環状構造に1つのヒドロキシ基を持つ。これらの遊離ヒドロキシ基は脂肪酸とエステルを形成することができる。1つのヒドロキシ基は脂肪酸とエステルを形成し、これを1つのアスタキサンチンエステルと呼び、2つのヒドロキシ基は2つのエステルと呼ぶ(図1(3)参照)。エステル化後、疎水性と安定性が向上する[16 - 17]。天然のアスタキサンチンは形態が多様であり、分子構造の違いがアスタキサンチンの安定性の違いを決定していることがわかる。

1。2アスタキサンチンの源

現在、アスタキサンチンは化学合成によって生成される自然抽出などです化学合成は全合成と半合成に分けられます。全合成は化学原料を原料として、化学合成反応によって生産されます;半合成ではカンタキサンチン、ルテイン、およびカロテノイドを用いる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。この方法は明確な構造を持つアスタキサンチン(主にトランス構造)と副生成物が少ないが、収量が低く、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、大規模生産が可能であるため、その量を減らすことができるアスタキサンチンの市場需要。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、rhodopseudomonとして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有していますそして、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

溶媒と溶媒の相互作用アスタキサンチン分子安定性に直接影響し、抽出条件(温度、時間など)の違いが抽出過程での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けやすく、濃度変化には良い数学的関係があることが示されている塩化トリブチルホスホニウム中のアスタキサンチン([p4448] cl)および色差パラメータ[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。

深共晶溶媒(深い錆色solvent、dess)は、水素結合受容体(hba)と水素結合供与体(hbd)の共晶混合物である。研究によると、アスタキサンチンは、有機溶媒(エタノール、メタノール、アセトン)よりもdesマイクロエマルション中で優れた安定性を示す[17]。さらに、有機溶媒で抽出したアスタキサンチンに比べて、desで抽出したアスタキサンチンの抗酸化活性が高く[33]、酸性のdesがアスタキサンチンの溶解を促進している[34]。したがって、desは有機溶媒やイオン液体の良い代替物である。要約すると、の選択アスタキサンチン抽出の溶媒コスト、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、アスタキサンチン保存率太陽光下では0.57%であったが、暗所では有意な変化は見られなかった[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

高温は、ほとんどの生物活性物質に重大な有害作用を及ぼします。アスタキサンチンは分解を遅らせるために低温で保存されるべきである。多くの研究で、温度が上がるとアスタキサンチン抽出物の安定性が低下することが示されている。例えば、4°cで保存したアスタキサンチン抽出物の吸光度は変化しないが、70°cで6時間保存した後のアスタキサンチン残留率は約30%である[36]。また、60°c以下で1時間保管した場合の損失率は2%以下であったが、80°c以上では20%を超えた[38]。

2.3.3 pH

環境の酸性度とアルカリ性が影響を与えるアスタキサンチンの溶解性と安定性重軽傷を負った。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、アスタキサンチンエステルはsaponification反応を起こす弱アルカリ性環境で遊離アスタキサンチンに変換する[37]。アスタキサンチンの溶解性と抗酸化活性は酸性条件下で有意に強化されるが、過度の酸性は可能であるアスタキサンチンの安定性に影響します[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]。したがって、鉄製品やfe2 +とcu2 +を含む物質の添加は、生産中に可能な限り避けるべきであるとアスタキサンチン輸送.

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。アスタキサンチンを25°cの室温で空気に暴露し、30日間暗闇の中で保存すると、遊離アスタキサンチンの保持率はわずか20%でありながら、microencapsulatedアスタキサンチン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

は自然アスタキサンチン強い抗酸化特性を有し、その非常に不飽和な構造は、高温、光などにさらされると化学的に劣化する傾向があることを意味し、そのフェードと生物学的活性の低下を引き起こす可能性があり、食品、医薬品、化粧品業界での用途を制限します。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

アスタキサンチンを送達するためのエマルションシステムがありますアスタキサンチン解散有機相では、有機相を乳化剤を含む水相に完全に分散させ、特定の外力(攪拌、均質化、超音波など)の作用の下でコロイド系を形成する[42]。伝統的なエマルジョンに加えて、ナノエマルジョン、マイクロエマルジョン、ピッカリングエマルジョン、多層エマルジョンが近年徐々に登場しています。アスタキサンチン安定化技術は、乳剤調製技術の更新、成分の反復化、機能の多様化により急速に発展してきた(表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。

アスタキサンチンのナノエマルジョンだ大豆レシチンを乳化剤として調製し、遊離アスタキサンチンと同じ条件で1週間保存した場合のアスタキサンチンの保持率は85.34%で、後者の54.92%よりもはるかに高かった[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、アスタキサンチンの分解速度複雑な乳化剤(ポリソルベート20、カゼイン酸ナトリウム、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週間の保管後にわずか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、マイクロエマルシ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る遊離アスタキサンチンとアスタキサンチンエステル共晶溶媒系のマイクロエマルジョンは、有機溶媒よりも優れた貯蔵安定性を示します[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

「多層エマルジョン」はanですアスタキサンチンをカプセル化するための新興技術。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

壁材料マトリックスにアスタキサンチンを封入しています外部からの干渉からアスタキサンチンを保護することができます[61]。一般的な方法には、スプレー乾燥[62]、凍結乾燥[63]、および複雑なコーセervation[64]があります。表2に、これらのアスタキサンチンマイクロカプセル化技術のプロセスパラメータ、カプセル化効率および安定性を示します。噴霧乾燥は速く、簡単で経済的ですが、高すぎる温度で乾燥するとコア材料が損傷する可能性があります[62]。一方、低温凍結状態の凍結乾燥法は、内部のアスタキサンチンを効果的に保護することができるが、時間がかかり、運転コストが高い[63]。coacervation法は、有機溶剤や高温を必要とせず、食品業界での使用に適していますが、一般的にカプセル化速度は低い[65]。したがって、良好な特性を有するアスタキサンチンマイクロカプセルを調製するために、各方法の原理、動作条件、プロセスパラメータ、長所と短所を理解することが重要です。

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oligochitosの(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]。また、乳化剤を添加することで安定性を大幅に向上させることができますアスタキサンチンのカプセル化効率[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。

はアスタキサンチンのマイクロカプセル化は良好な安定化を達成することができるまた、複数の壁材料を組み合わせることで、壁材料と微細な分子構造との相互作用が明らかになっていません。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。

表3に示すようにアスタキサンチンliposomesホスファチジルコリンを原料として製造され、カプセル化率は97.68%であり、良好な貯蔵安定性を示す[80]。しかし、従来のリポソームは酸化しやすく凝集しやすいなどの欠点がありました。そのため、リポソームの表面改質は安定性と封止効率を向上させる要因となっています。様々な多糖類(例えばキトサン[81])やタンパク質(例えばラクトフェリン)が表面修飾剤として用いられている。wuら[82]は、アスタキサンチンをリポソームにカプセル化すると、遊離のアスタキサンチンと比較して保持率が10%上昇することを示した。ホスファチジルコリンのガラクトースやホスファチジルコリンのネオカルボキシマンナンなどの修飾リポソームも存在したより高効率のアスタキサンチンカプセル化元のホスファチジルコリンリポソームよりも抗酸化活性がありますリポソームは、元のホスファチジルコリンリポソームよりもカプセル化効率と抗酸化活性が高い。修飾されたリン脂質の極性ヘッド上の多数のヒドロキシ基は、膜表面上の水素結合を形成して安定性を向上させるのに役立つ。

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、安全性評価に関する研究は不足しているliposome-stabilizedアスタキサンチン.

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の他にも存在する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.

3.4.1ナノ粒子

ナノ粒子は通常、タンパク質、多糖類、合成ポリマーなどの天然高分子から組み立てられます[39]。これらは、活性物質を封入し、外部からの影響を低減し、特定の刺激に応答して目標とする放出を達成するために使用することができる、特殊な物理的特性(均一性、強い透過性など)を有する理想的なキャリアです[84 - 85]。ナノ粒子キャリアの選択は、アスタキサンチンの安定化に異なる効果を与えることができる。例えば、アスタキサンチンの水溶性、安定性および生物活性は、多糖タンパク質(アルギン酸およびキトサン)から調製した高分子ナノ粒子にカプセル化すると著しく向上する[86 - 87]。表4に示すように、ナノ粒子封入アスタキサンチンは安定性を向上させることが示されている。しかし、ナノ粒子の潜在的な毒性は、人の健康と環境に影響を与える可能性があります[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、乳化剤としてのゼラチンとカゼイン酸ナトリウムのナノ分散が示されたアスタキサンチンの分解速度が最も低い[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]。乳化剤の適切な組み合わせは、乳化分散性能とを向上させることができます分子複合体を形成してアスタキサンチンを安定化させるインタフェース[92 - 93]で(表4に示すように)。

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

研究の量が増えていますが天然アスタキサンチンの安定化異なる方法間の比較研究が不足している。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。アスタキサンチンはマイクロカプセルにカプセル化された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しており、アスタキサンチンの保持率は85%に達します。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

は既存のアスタキサンチン安定化技術様々な程度にアスタキサンチンの安定性を向上させている、彼らはまた、解決する必要がある独自の問題を持っています。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

天然のアスタキサンチンは非常に高い生物活性を持つ食品、医薬品、化粧品の分野で幅広い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。

現時点では、の開発エマルジョン、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様々なスピードで進んでいますしかし、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.のための安全評価方法とシステムの確立を加速するアスタキサンチンhomeostasisシステム.

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