動物栄養学におけるカロテノイドリコピンの研究

酸化ストレスは家畜や家禽の生産性と健康を深刻に脅かし、畜産業に大きな経済的損失をもたらしています。家畜や家禽の生産過程では、環境の変化、生理的変化、外因性病原性毒素(マイコトキシンなど)などの要因が酸化ストレスを引き起こし、動物の酸化還元バランスを乱すことがある。活性酸素(ros)や活性窒素(rns)の過剰な生産は、細胞脂質、タンパク質、dnaに不可逆的な損傷を引き起こし、動物の生理機能や生産能力に影響を与えます。

抗酸化物質の保護は、生物の抗酸化物質の防御のプロセスとして定義されています。体内の抗酸化物質は、主に2つのカテゴリーに分けられます。一つは、体内で合成され、もう一つは食物から得られます。高温、離乳、妊娠などの特殊な状況下で、外来性の抗酸化物質(植物由来のポリフェノールとカロテノイドなど)を補充することは、効果的に家畜と家禽の酸化ストレス状態を緩和し、酸化損傷を減少させ、家畜と家禽の健康と生産能力を向上させることができます。

抗生物質耐性と残留物は、動物の生産、人間の健康、環境の持続可能性に悪影響を及ぼします。欧州連合(eu)は06年、働物飼料の飼料添加物に抗生剤を使用することを禁止し、中国は20年7月、動物飼料に抗生剤を使用することを正式に禁止した。そのため、自然で、緑で、安全な抗生物質の代替品を開発することが急務となっている。

リコペン(lycopene、c40h56)は、植物の天然色素であるカロテノイドである主にトマト、ニンジン、スイカ、ザクロなどの果物や野菜に含まれています。リコピンは、多くの国で栄養素や食品添加物として登録されており、食品、医薬品、化粧品、農業などの分野で広く使用されています。リコピンは2つの非共役二重結合と11つの共役二重結合を構造に持ち、その化学構造は最大の抗酸化力を与えます。Lycopene&#強力な抗酸化物質としての39の役割は、抗炎症、抗がんおよび低血糖潜在力、心血管保護、および神経生物学的および降圧効果を含む、その健康促進効果のための基礎である。リコピンは、家畜や家禽の機能性飼料添加物として使用することができることを示す研究が増えており、生産性、肉の品質、卵の品質、抗酸化特性、免疫機能、脂質代謝および腸の生理機能を改善することが報告されています。

リコピンの構造、吸収、生物学的機能

1。 1.リコピンの源と構造

豊富なカロテノイド類の中で、食品には約60種が存在し、人体や動物の血液や組織からはわずか20種しか検出できません。その共役結合(少なくとも7)のために、彼らは主に黄色と赤、食品の色を与えます。異なる大陸と区別する構造2カロチノイド色素の集団の場合:カロチノイド色素(αていますリコピン-carotene、β-carotene、等)とxanthophylls(ルテイン、アスタキサンチン、canthaxanthinなど)。

リコピンは1876年にトマトから発見されました学名のlycopersicon esculentumから27年後に命名されました。リコピンはトマトやニンジン、サツマイモ、カボチャ、スイカ、アプリコット、パパイヤ、グレープフルーツ、グアバなどの野菜や果物に広く含まれています。リコピンの主な供給源はトマト(80%)であり、リコピン抽出の主な供給源であり、最も安価な成分でもある。トマトのリコピン含有量は、品種、成熟度、気候、栽培地などの要因によって大きく異なります。原料からリコピンを抽出する技術には、通常、化学抽出、マイクロ波および超音波による抽出、超臨界流体の抽出、および酵素による抽出があります。さまざまなバイオ技術が開発され、リコペンの大規模生産が行われています。その中で、微生物発酵は、リコペンの生産における典型的な伝統的なバイオ技術です。加えて、遺伝子工学、タンパク質工学、代謝工学を含む現代のバイオテクノロジーもそうでしたリコピンの生産に応用されています.

ほとんどのカロテノイドとは異なり、リコピンは線形構造を持つ。リコピンは13本の二重結合からなるポリエン鎖であり、そのうち11本は線形配列で共役しており、他のカロテノイドよりも長い。リコペンは、細長い針状結晶として自然界に存在する赤色の蝋状色素である。リコピンは脂溶性,水に不溶で、ベンゼンに可溶,クロロホルム、アセトン。リコピンは自然界では比較的安定な全トランス型に存在するが、cis異性体の少なくとも50%はヒトの血漿や組織に存在する。一般的な形態は5-cis、9-cis、13-cis、15-cisであり、これはヒトや動物に吸収されやすく利用されることを示している。熱処理後、より多くのリコピンがより生物学的に利用可能になるため、食品加工は実際に付加価値のあるステップです。トマトジュースが調理温度に曝されると、より生物学的に利用可能なcis異性体が形成される。リコピンの二重結合は光、温度、化学反応の影響を受けて全トランスからモノシスまたはポリシスに異性化される。リコピンは非環式で対称的な平面構造を持ち、高共役ポリエンとして酸化分解を受けやすい。高温、光、酸素、極端なph値、反応性表面を持つ分子などの物理的および化学的要因はリコピンの二重結合を損傷させる可能性がある。望まざるリコピンの劣化最終製品の感覚品質だけでなく、人や動物のためのトマトベースの食品の健康上の利点にも影響を与えます。

1.2. リコピン吸収

リコピンは、人間の血中濃度が最も高いカロテノイドであり、平均濃度は栄養習慣に依存する。吸収の面では、最も広く研究されていますβ-caroteneリコピンや他のカロテノイドではなくはさらなる研究が必要と、さまざまな要因のβ-carotene吸収に同じような効果があるの可能性があるトマトの红素です。他のカロテノイドと同様に、リコピンは食物マトリックスに組み込まれており、ヒトや動物に効率的に吸収されることはない。リコピンは脂質と同様の方法で、主に受動拡散によって吸収される。食物マトリックス中のリコピンは、胃酸、胆汁酸、酵素の働きによって放出されます。腸に入ると、脂質と結合してカイロミクロンを形成し、拡散と浸透を経て腸間膜リンパ系に入り、最後に門脈循環に入る。これは、消化管からのリコピンの吸収の主な経路である。

食物マトリックスから放出された後、摂取されたリコピンは乳化され、カイロミクロンで溶解されてから腸粘膜に吸収される。リコピンは輸送タンパク質によっても吸収されるトランスポーター、b型、1 (tbp-1):活性化プロセスを含む。スカベンジャー受容体b型1型輸送体は、主に小腸、肝臓、副腎、卵巣、胎盤、腎臓、前立腺、脳に存在し、カロテノイドをリポタンパク質から組織へ、組織から組織へ輸送する役割を担っている。リコピンは食事を通じて供給され、消化管で10 ~ 30%消化されます。リコピンとその代謝物は、低密度リポタンパク質と超低密度リポタンパク質を介して放出・輸送され、最終的に標的組織に分布する。これらは体内を循環し、精巣、副腎、肝臓、前立腺、脂肪組織に優先的に蓄積する。このような分布は、これらの組織に特異な生物学的機能を有しており、例えば肝臓での脂質代謝を調節していることを示唆している。

1.3. リコピンの生物学的機能

リコピン粉アスタキサンチンに続くカロテノイドの中で最も強力な抗酸化物質の一つです。他の抗酸化物質として、α-tocopherolカロチン、cryptoxanthin、zeaxanthin、β-caroteneルテイン。リコピンは強力な抗酸化物質であり、健康増進効果の基礎となっています。最も豊富カロチノイド色素プラズマ人間も多いβ-carotene、α-carotene、β-cryptoxanthin、ルテインゼアキサンチンとリコピンですこれらの6つの主要なカロテノイドは、ヒトの血漿および組織中のすべてのカロテノイドの70%を占めている。生物学的機能の面では、リコピンは主に一重項酸素とペルオキシルラジカルのスカベンジャーとして働きます。Lycopene'のユニークな二重結合構造は、人間と動物のペルオキシルラジカルの両方を掃いで他のカロテノイドよりもはるかに優れています。リコピンはβ-カロチンの2倍、α-トコフェロールの10倍の活性を持ち、一重項酸素(rosの一種)を吸収する。リコピンの活性物質への作用機構は、付加物の形成、フリーラジカルへの電子移動、アリル水素の抽出の3つの機構によって説明できる。その中で、フリーラジカルはポリエン鎖、すなわちリコピンの高共役二重結合に結合し、リコピン-ペルオキシルラジカル付加体を形成します。

活性酸素の中和に加えて、リコピンはnad (p) h:quinone oxidoreductase (heme oxygenase 1)をコードする遺伝子の発現を活性化する。グルタチオンレダクターゼとグルタチオンs-トランスフェラーゼは、フリーラジカルを除去し、炎症の損傷を軽減するのに役立ちます。これらの酵素は、抗酸化および解毒酵素と考えられており、第ii相細胞保護酵素としても知られています。これらの酵素をコードする誘導性遺伝子のプロモーター領域は、nrf2に結合することでこれらの遺伝子の発現を増加させる。nrf2 / areシグナル伝達経路は重要な内因性抗酸化物質防御機構である。リコピンは主に抗ストレス剤として働き、酸化ストレスを緩和し、nrf2 / are転写系を起動させることによって家禽の健康を維持する。keap1はnrf2遺伝子の特異的受容体である。リコピンはnrf2 / keap1の結合をブロックしてnrf2を放出し、それが細胞核に輸送され、第ii相細胞保護酵素の発現を促進する。さらに、研究の増加は、リコピンが抗炎症、抗がん、抗糖尿病の可能性を持っていることを示しています。リコピンはまた、心血管保護作用、神経生物学的作用、血圧降下作用、抗血小板凝集作用があることが示されている。

2. リコピンを家畜の栄養に応用する

2.1. 生産性への影響

sunらは、a50 mg/kgのリコピンの毎日のサプリメント妊娠中や授乳中に、生きた子豚の出生率の増加、生きた子豚の離乳率、子牛の出生体重、離乳子の体重、死んだ子豚の出生率の減少など、雌豚の生殖能力を向上させることができます。最終的な結論は、リコピンは乳成分、胎盤免疫、抗酸化能力を調節することによって雌豚の生殖能力を向上させることができるということでした。肥育期間中、リコピンの栄養補給は動物の生産能力に影響を与えない。fachinelloらは、さまざまなリコピン添加量(12.5、25、37.5、および50 mg/kg)は仕上豚の成長性能に影響を与えず、仕上豚の12.5、25、37.5、および50 mg/kgのリコピンは、彼らの体特性や相対的な臓器重量に影響を与えなかった。

これはニワトリの栄養学の研究で証明された20 mg / kgトマトの红素28日間で1.7%のトマトペーストは、hy-line brown ensの卵の重量と生産量を増加させた。wanらは、10、20、30 mg/kgのリコピンがブロイラーの一日平均体重増加を増加させることを示した。しかし、leeらの研究では、トマトペーストをリコピン源として使用した場合、10または20 mg/kgのリコピンまたは17 g/kgのトマトペーストを含む食事で、ブロイラの成長性能および相対的な臓器重量に対する肯定的な効果は観察されなかった。リコピンは、動物のストレス状態(例えば熱ストレス)やマイコトキシンの飼料汚染下で、成長促進効果を持つことが示されている。熱ストレス状況のなかで、0に加え、200及び400 mg / kgリコピン42日間連続も示す線形の成長性能を向上させるロス308農場の鶏は、累積用の輸入飼料用原料からも増加摂取としていることから、超えていたり、体重の増加の飼料転換率減った。Sarkerら挑戦にアフラトキシンB1を、えさのある状況下リコピンの< 100 mg / kg増え平均体重農場の鶏は生後1 ~ 12日で、リコピン200のmg / kg及び400あまりのmg / kg増え平均体重農場の鶏は22日からは生後42年1 ~ 42日で。

2.2. 肉の品質と卵の品質に影響を与える

リコピン-天然の飼料添加物肉と卵の品質を向上させるために、動物の生産で広く注目を集めています。温らは、食事にリコピンを添加すると、仕上豚の肉の質が改善し、l *とb*の値が低下し、a*の値が上昇し、背長筋の筋肉内脂肪と粗タンパク質の含有量が増加したと報告した。また、リコピンが豚の筋繊維の種類の変換を促進することも明らかになった。温らの研究では、仕上げ豚の背長筋で、リコピンを添加すると、シトクロムc、ミオシン重鎖iia、ミオシン重鎖iixといった筋原繊維マーカーのmrnaレベルが上昇した。脂質酸化は、肉の色、栄養価、風味、および保存期間に悪影響を及ぼす可能性があります。文らも、トマトの红素抗酸化longissimusの地位を高め、腹筋、脚、筋肉豚位、増大した合計超酸化物イオンとしていることから、dismutase catalase活動により、MDAレベル減り、とup-regulated mRNAレベルのSOD1 SOD2、猫GPX1、GST GR Nrf2(全ストレス反応酸化の要因)。correiaらも同様の結果を報告しており、子豚の背長筋の酸化安定性が5%のトマトポマを5週間給餌した後に改善されたことが観察された。しかし、aらはそれを発見した20 mg/kgのリコピン+ 3.4%トマトペーストの添加または10 mg/kgのリコピン+ 1.7%トマトペーストの飼料には、28日間の飼料試験で仕上げ豚の腹部の肉の脂肪酸組成に影響を与えませんでした。

卵の品質では、シェフチェンコらがそれを示したリコピンの添加(20,40,60 mg/kg)90日間の鶏を産むハイラインw36の食事には、4°cと12°cで保存された新鮮な卵と卵のカロテノイドレベルの増加と卵黄の色で、卵の品質を改善しました。orhanたちは、ローマンlsl鶏に20 mg/kgのリコペン純粉末またはトマト粉末を84日間投与すると、卵重量、卵黄色、卵黄重量、卵黄対卵比、卵黄リコペン濃度が上昇し、卵黄のmdaとコレステロール濃度が低下することを示した。anらの研究では、飼料に10 mgと20 mg/kgのリコピンを28日間添加すると、卵黄の色とリコピン濃度が上昇し、hy-line褐色の卵のmda濃度が低下した。