魚の餌に対するアスタキサンチンの利点は何ですか?

アスタキサンチン is a keto-type carotenoid that is widely found in algae, shrimp, crabs とother organisms. It has powerful antioxidant properties とvarious biological activities, including anticancer, anti-inflammatory, anti-hypertensive and anti-obesity properties, and is already widely used [1-3]. Astaxanthin also plays a key role in the survival, growth, reproductiにand development のfish [4-6].

強力な抗酸化物質として、アスタキサンチンは、活性酸素種と活性窒素種の攻撃から魚の細胞膜を保護し、酸化ストレスを軽減し、成長性能を向上させ、免疫力を強化することができます[7]。同時に、アスタキサンチンは着色効果があり、養殖魚の筋肉と皮膚の色を改善し、肉の品質と商業的価値を高めることができ、観賞魚の飼料に広く使用され、明るい体色の観賞魚の需要を満たす[8]。魚類は単独でアスタキサンチンを合成することはできない。自然環境では、魚はアスタキサンチンを豊富に含む藻類を食べることでアスタキサンチンを得る。人工飼育下では飼料に加えることでしか得られない[9]。このため、魚の人工繁殖過程でアスタキサンチンを添加すると、魚の健全な成長を促し、繁殖効率を高めることができる。

1 .アスタキサンチンの物理的および化学的性質

アスタキサンチンはカロテノイドの酸素含有誘導体であり、長い不飽和共役系を含み、複数の光学異性体に存在する。分子式はc40h52o4で、化学名は3,3&である#39; -dihydroxy-4、4' -dione-beta-carotene[10、11]。アスタキサンチンは比較的安定であり、融点は約215℃である。脂溶性で、水には容易に溶けません[12]。さらに、アスタキサンチンは、エタノールやイオン液体のトリブチル(octyl)塩化ホスホニウム[13]よりも酸性共晶溶媒に溶けやすい。アスタキサンチンの分子构造は長いチェーン重債券共役のとを兼ね備えた不飽和が終るのグループと某ヒドロキシ団体(図1)。これら特殊構造フリーラジカルを誘致できるまたはフリーラジカルに電子を供給を除去フリーラジカルます。[14]がもつ抗酸化力も優れてしたがって展示という。

2アスタキサンチンのソース

Currently, アスタキサンチンis mainly prepared by two methods: biosynthesis and chemical synthesis. Biosynthesis refers to the isolatiにand obtainment from crustacean shells, algae, yeast or prokaryotes. This source of natural astaxanthin has a clear structure, few by-products and is environmentally friendly. Products made using this method can be used as food additives [15]. Chemical synthesis methods can be divided into chemical semi-synthesis and chemical total synthesis. This method uses carotenoids such as canthaxanthin, lutein, zeaxanthin, or synthetic chemical materials to produce astaxanthin. Although astaxanthin prepared by semi-synthesis has high activity, the yield is relatively low. In contrast, the chemical total synthesis method is commonly used to produce industrial raw materials or feed because the materials are readily available and the overall yield is high [16].

2.1微細藻類のアスタキサンチン合成

バイオテクノロジーの発展に伴い、微細藻類の応用は単なるバイオマスの生産から価値ある製品の生産へと移行している。アスタキサンチンの合成は重要な分野の一つである[17]。成熟したhaematococcus pluvialis(図2)は細胞中のアスタキサンチン濃度が高く、野生株のアスタキサンチン含有量も細胞の乾燥重量の4%に達することがある。

商業生産のための天然アスタキサンチンの有望な供給源の一つとして同定されている[18]。ごとワクチンもDunaliella salinaは合成アスタキサンチンと先駆アスタキサンチンβ-carotene[19]。haematococcus pluvialisは、アルカリ処理とsaponificationによってトランス-アスタキサンチンの異性化を効果的に低減し、高純度のアスタキサンチン結晶を生成することができる[20]。さらに、シネコシスチスは高付加価値のアスタキサンチンを生産する工場に転換することもできる。この微細藻類は、培養が容易で、遺伝子操作が容易で、明確な遺伝的背景を持っている[21]。

2.2酵母ベースのアスタキサンチン合成

現在、天然のアスタキサンチンを合成する主な酵母はphaffia rhodozymaであり(図3)、そのアスタキサンチン生成物は魚の飼料加工に広く使用されている[15]。研究では、合成画像アスタキサンチンの濃度は野生酵母赤色phaffia酵母からそれぞれ200 ~ 400μg / g。[22]変異誘発およびスクリーニングを使用して、より高い収量の赤色phaffia酵母株を得ることができる[15]。赤色のファフィア酵母細胞には脂質が豊富に含まれており、細胞内でのアスタキサンチンの均等な分布を助け、保存を促進します[23]。また、この酵母は、光に依存せず、成長速度が速く、高密度栽培が特徴です。アスタキサンチンを抽出した後、その栄養豊富な副産物は、栄養飼料添加物としても使用することができます[22]。

2.3化学的に合成されたアスタキサンチン

Chemical methods ためthe preparation of astaxanthin include total chemical synthesis and semi-synthesis. Total chemical synthesis is a method that starts from raw materials and synthesizes the target compound through a series of chemical reactions. Using α-ionone as the starting material, astaxanthin can be synthesized using the 2C15+C10 →C40 route [24].

また、ルテインエステルの加水分解と異性化、ゼキサンチンの臭素化と酸化[25]、ゼキサンチンを酸化剤で酸化してアスタキサンチンを合成する[26]などの方法がある。化学半合成とは、一般的に、天然物またはその誘導体から始まり、一連の化学反応の助けを借りて部分的に目的の化合物に変換する方法を指します。この技術には、ルテインエステルの加水分解、ルテインの異性化、ゼアキサンチンの臭素化と酸化などの複数の段階があります[25]。どのような方法を用いても、アスタキサンチンの化学合成には、効率的で高収率な合成結果を得るために、反応条件とステップを正確に制御する必要があります。

3魚の飼料に添加されるアスタキサンチンの効果

多くの生物学的機能を有しており、養殖では成長促進、着色、抗酸化、免疫増強効果が主な用途となっています。

3.1成長実績の向上

適量のアスタキサンチンを添加することで、魚の成長性を高める効果がある。魚の種類によって、アスタキサンチンに対する要求が異なります。wang junhuiらは[27]、飼料中のアスタキサンチン量の増加に伴って、コイの最終体重、体重増加率、比成長率が上昇傾向を示し、その後低下傾向を示した。添加量が400 mg/kgのとき、上記のパラメータは最大値に達した。yao jinmingら[28]は、大規模な泥コイの最適投与量は100 mg/kgであることを発見した。

Li Meixin et al. [29] showed that adding 100–200 mg/kg astaxanthin to the feed can significantly increase the growth rate and feed utilization rate of snakeheads. Zatˇkov et al. [30] reported that the weight gain rate, specific growth rate and feed utilization rate of channel catfish were significantly improved after they were fed a diet rich in astaxanthin. The mechanism of astaxanthin'の成長促進効果は、その優れた抗酸化特性に起因することができます。

研究は、アスタキサンチンの特定の用量が体を維持することができることを示しています&#細胞内の過剰な酸素ラジカル(ros)を除去し、それによって活力を高め、ストレス応答を減少させ、最終的に成長を促進することにより、39;の正常な酸化防止抗酸化バランス[31-33]。

いくつかの研究では、過剰なアスタキサンチン補給は魚の成長性能を阻害する可能性があることも示されている。zhao fuyangら[34]は、ゼブラフィッシュを対象とした研究で、アスタキサンチン補給が0.6%を超えると、体重増加率と比成長率が対照群よりも有意に低くなり、体長の伸びも対照群より有意に低くなることを示した。アスタキサンチンの高用量によって引き起こされる成長阻害の理由は、過剰なアスタキサンチンが魚を加速することであってもよい'の代謝、それによって体から余分な栄養素を排出し、魚を消費&#同時に39のエネルギー[27]。要約すると、添加されたアスタキサンチンの量と魚の成長には一定の用量依存関係がある。適量のアスタキサンチンを添加すれば、魚の成長にプラスの効果がある。低用量では有意な効果はないが、高用量では成長に有意な効果はなく、抑制効果もある。

3.2ボディカラーを改善

現在、集中的な人工繁殖の環境では、水生動物は外部から十分なアスタキサンチンを得ることが困難であるため、体の色は一般的に明るい[35]。観賞魚の体色は、体内にフィトエンとフィトフルエンが蓄積することで形成される。これら2つの色素は単独で合成することはできず、食物から摂取する必要があります[4]。したがって、観賞魚の飼育に必要な飼料は、その成長と発達の必要性を考慮し、明るい体色を維持する必要がある[36]。

Wang Junhui et al. [27] found that after koi were fed with a diet containing different levels of astaxanthin ためa period of time, the redness value (a* value), yellowness value (b* value) and carotenoid content of the skin of the group fed 400 mg/kgのアスタキサンチン were significantly higher than those of the control group, and the ornamental value was improved. For fish such as salmon and tilapia that are intended for human consumption, the redness value of the muscle is an important indicator of the quality of the fish [37]. Feeding food containing astaxanthin can significantly improve the color of the skin and muscles of food fish, giving them a more reddish hue. It can also increase the umami flavor of the meat to meet consumer demand [38].

Zhang Chunyan et al. [39] studied the effect of adding different doses of astaxanthin to the feed on the body color and meat quality of rainbow trout. The synthetic astaxanthin added to the feed of the Ast group was 1.0 g/kg, while the Haematococcus pluvialis extract added to the feed of the HEgroup contained 100 mg/kg astaxanthin, which was 4.4 g/kg. The control group feed was the basic daily ration. After 6 weeks of feeding, the muscle a* and b* values, tissue astaxanthin content, and serum carotenoid content of the Ast and HE groups were significantly higher than those of the control group.

gong cuipingらの結果[40]によると、さまざまな量のアスタキサンチンを与えた後、赤いティラピアのさまざまな組織や器官のカロテノイド含有量が増加し、魚の体色もより鮮やかになった。400 mg/kgのアスタキサンチンを飼料に添加すると、カロテノイドの組織への沈着が有意に増加した。yiらによる黄ニベ科魚の研究[41]では、アスタキサンチン90 mg/kgを含む餌を与えると皮膚カロテノイド含有量が有意に増加した。

上記の研究は、アスタキサンチンが魚の成長と体の色に大きな影響を与えることを示しています。飼料に適切な量のアスタキサンチンを添加すると、魚のカロテノイド含有量が大幅に増加し、体の色がより鮮やかになります。また、魚の品質を向上させ、味を高め、経済的利益を向上させます。魚の皮膚の色の違いは、基本的に体内の異なる色素細胞粒子の動きによって引き起こされます。なかでも色素細胞は、肌や目、ひれなどの色をコントロールする重要な細胞です。frankら[42]は、アスタキサンチンが色素細胞のシグナル伝達経路を変化させ、例えば環状ampレベルに影響を与え、色素の凝集や分散を促進または阻害することで、魚の体色に影響を与えることを示した。

3.3抗酸化能力を高める

活性酸素種(reactive oxygen species, ros)は、生物における好気性代謝の生成物である。中程度の量は有益であるが、過剰な量は有害である[43]。害を減らすために、生物は洗練された抗酸化防御システムを開発しており、非酵素的なカロテノイドもその一部である。魚はn-3多価不飽和脂肪酸が豊富で、活性酸素による攻撃を非常に受けやすいので[44]、飼料にアスタキサンチンを追加することは、体のバランスを維持するために重要です's antioxidant defense system. Superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and glutathione peroxidase (GSH-Px) are involved in the antioxidant process in fish, and their antioxidant effects are achieved by inhibiting and eliminating free radicals. In fish, free radicals react with lipids to cause a peroxidation reaction, producing malondialdehyde (MDA). MDA can be used as a common indicator of 酸化ストレスand reflects the degree of oxidation in biological tissues. Wang Junhui et al. [27] found that supplementing the feed of koi carp with astaxanthin had a significant effect on the antioxidant capacity of the fish' s肝臓。

その結果、アスタキサンチン添加量を徐々に増加させた試験群と対照群を比較したところ、鯉の肝臓におけるsod、cat、gsh-pxの活性が徐々に増加した後、減少したことが分かりました。添加量が400 mg/kgに達すると、他の群と比較して有意に高くなりました。肝臓のmda含有量は,アスタキサンチン含有量の増加に伴って減少し,増加する傾向を示した。

添加量が400 mg/kgの場合、含有量が最も低く、400 mg/kgのアスタキサンチンを添加することで、鯉の抗酸化力が最も高いことが分かりました。yao jinmingらは、sod、catおよびgsh-pxの活動の増加、gsh含有量の増加およびmdaレベルの低下によって証明されるように、大規模な皮膜ミナウの肝臓および膵臓の抗酸化能力は、適切な量のアスタキサンチンを添加することによって有意に改善できることを示した[28]。li meixinら[29]は、スネークヘッド血清と肝臓の抗酸化指標の研究で同じ結論に達した。以上の研究結果から、適度な量のアスタキサンチンは、魚の抗酸化能力を高め、酸素フリーラジカルを除去し、酸化ストレスを軽減し、体への損傷を防ぐことができます。

深層分析からその理由アスタキサンチン可以発揮抗酸化作用かもしれないその化学構造に耐えられるように居るべき細胞膜にしっかりや流動性、も膜の構造を維持する役割を果たす電子を助けるための「避雷針」電子運輸業、無彩色でを攻撃から守り、細胞膜活性酸素と活性窒素種との[45]がまた、他の抗酸化物質とも相乗的に作用し[46]、抗酸化効果を高めます。

It should be noted that although astaxanthin can significantly improve the total antioxidant capacity of fish, astaxanthin itself is a strong antioxidant that can strongly scavenge free radicals in the body. Under certain conditions, it can lead to a decrease in the substrate of SOD, GSH-Px, etc. in the body, thereby significantly reducing the activity of antioxidant enzymes [47]. Sun Liu-juan et al. [48] found that after feeding on feed supplemented with astaxanthin, the total antioxidant capacity of blood parrot fish was enhanced, but the activity of SOD was reduced. According to Wang et al. [49], increasing the content of astaxanthin in the feed can lead to a varying degree of reduction in the activity of the antioxidant enzymes SOD and GSH-Px in the serum of fat carp. The reason for this phenomenon may be related to the antioxidant status in the fish, but the exact reason still needs to be further explored.

3.4免疫系の強化

養殖における病気は、急速な広がりと治療の困難さを特徴とし、養殖産業の発展を阻害する重要な要因となっている。したがって、魚の免疫システムを改善し、体に病原体によって引き起こされる害を減らすことは、魚の養殖業の健康で持続可能な発展のために特に重要です。多くの研究は、アスタキサンチンが生物の免疫システムを高めることができることを示しています。wang junhuiら[27]によると、アスタキサンチンを添加すると、鯉の血清中のlzm、acp、akp、c3、c4の活性が最初に増加した後に減少する傾向を示した。400 mg/kgのアスタキサンチンを添加した場合、上記の指標は最大値に達し、アスタキサンチンを添加しない対照群と比較して有意に高くなった。

shubinらの結果[50]は、飼料に100 mg/kgのアスタキサンチンを添加すると、オオクチブラックバスの血清iggおよびigm値が有意に増加することを示した。limらは[51]、largemouth bassの血液がビブリオに感染した後、astaxanthin-enriched feedを投与すると、血液中のc3およびc4補体のレベルが有意に増加し、lzm活性が有意に増加したことを発見した。上記の研究では、アスタキサンチンは魚の免疫機能を高め、病気に対する抵抗力を高めることが示されています。ラットを用いた研究では、アスタキサンチンが免疫力を高めるメカニズムとして、ミトコンドリアの機能障害を抑制して酸化的損傷を軽減すること、シグナル伝達や転写活性化因子3 (stat3)の活性を阻害して酸化ストレスを抑制し、炎症を抑えて免疫力を高めることが明らかになった[52,53]。

4まとめと展望

と述べastaxanthin to fish feed not only improves the body color of fish, but also its powerful antioxidant capacity can protect fish cell membranes from active substances, thereby indirectly improving growth performance and immune capacity. Therefore, astaxanthin has broad application prospects and significant economic value in the field of fish farming. However, despite the huge development potential of astaxanthin, there are still some gaps and challenges in practical applications.

まず、アスタキサンチンは不安定であり、光、熱、酸素に曝されると異性化する。その有効性と生産の安定性をいかに維持するかは重要な研究課題である[54]。第二に、様々な魚種の飼料に最適なアスタキサンチンの添加量には決まったルールがない。最適な結果を得るために必要なアスタキサンチンの濃度は魚種によって異なり、研究や決定には多くの実験データが必要となります。しかし、アスタキサンチンの研究の深化と養殖技術の継続的な向上に伴い、養殖業への応用がより広範かつ成熟したものとなり、養殖業の持続可能な発展に強力なサポートを提供することができます。

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[53] fang q, guo s, zhou h,et al.アスタキサンチンは、酸化ストレスによって誘発されるinfl amm ati onを減少させることにより、ラットの早期焼傷進行から保護する and  m it dri a - rel at e d apoptosis[j]。scientific reports,2017,7(1):1-13。

【54】劉兆陽、範世良。水生動物の健康飼育におけるアスタキサンチンの応用に関する研究[j]。^『官報』第723号、大正12年(1923年)、73-74頁。