動物飼料におけるアスタキサンチンの用途と利点は何ですか?

アスタキサンチンは主に水生動物から抽出されるカロテノイドである。様々な生理機能を持っており、畜産業界の研究のホットスポットとなっています。アスタキサンチンは他のカロテノイドの10倍以上、ビタミンの550倍以上の抗酸化作用が非常に強いため、「スーパービタミン」とも呼ばれています。アスタキサンチンは、効果的に細胞の酸化損傷やがん性の変化を阻害することができます,だけでなく、紫外線を防ぐ,体を強化'の抵抗、および心血管および脳血管疾患に抵抗する。医療や飼料農業などの産業でますます重要な役割を果たしています[1]。本論文では、物理的および化学的特性、構造的特性、生産源、畜産への適用およびアスタキサンチンの安全性を検討し、中国におけるアスタキサンチンの適用のための理論的な参照を提供することを目的としています'の畜産業。

1 。アスタキサンチンの物理化学的性質と構造特性

1.1 Physicochemical特性

アスタキサンチンは、エビ黄色タンパク質またはエビ黄色物質としても知られていますドイツの化学者リチャード・クーンによってロブスターから最初に抽出された赤紫色の結晶性物質の一種です。そのためアスタキサンチンと呼ばれる。後に、アスタキサンチンはエビの赤色色素と近縁なカロテノイドであることが判明した。β-カロチン、ルテイン、カンタキサンチン、リコピンなどはいずれもカロテノイドの合成中間体であり、アスタキサンチンはカロテノイドの中で最も合成量が高い生成物である。現在、人間が自然界で発見した中で最も強い抗酸化活性を持つ物質であり、既存の抗酸化物質をはるかに上回る抗酸化特性を持つ。アスタキサンチンの化学名は3,3&である#39; -dihydroxy-4、4' -dione-beta、beta'-カロチン、分子式c40h52o4と 相対分子量596.84、融点215~216℃、沸点774℃、赤色固体粉末、脂溶性、水に不溶。

120構造的な

アスタキサンチンの分子構造を図1に示します。中期構造を构成するような二重結合共役、計4ブチルゴムを単位の末構造机のαで构成-hydroxy-perillene hexaheterocycles。c-3とc-3 '末端環構造には2つのキラル中心がある。中央構造の共役二重結合は、フリーラジカルの不対電子を引き寄せるか、またはフリーラジカルに電子を供給し、それによってフリーラジカルを除去し、抗酸化作用を果たします。共役二重結合、不飽和ケトン基、水酸基の特殊な構造のため、光、熱、酸素と分解しやすい。形成アスタキサンチン.

アスタキサンチンはそれぞれのキラル中心に2つの配座を持ち、それぞれのキラル炭素原子はrまたはsの形で存在する#39; S)、(3 r、3' R) (3 r、3つの異性体(3 s, 3&)が存在する#39; s)と(3 r、3' R)はenantiomers。アスタキサンチンは、炭素-炭素二重結合の結合の仕方が異なるため、トランス構造とシス構造に存在する。天然のアスタキサンチンはほぼ完全にトランスであり、どちらも化学的に合成される。その中で、天然トランス型のアスタキサンチンは生物活性が高いのに対し、シス型のアスタキサンチンは生物活性が極めて低い。動物はシス型のアスタキサンチンの吸収が弱い。そのため、畜産業界ではトランス型のアスタキサンチンが一般的に選択されています[2]。

2 .アスタキサンチンの製造方法

20世紀初頭には天然のアスタキサンチンは主にエビから抽出された、カニや自然の浄化方法を使用して他の生物。科学技術の進歩とともに、化学的に合成されたアスタキサンチンはひっそりと世に出てきましたが、分子構造などの違いにより、天然に精製されたアスタキサンチンに比べて効果や安全性が著しく低下しています。

2.1合成アスタキサンチン

主アスタキサンチンの合成経路はカロテノイドβ-caroteneを皮切りに、ヒドロキシ2枚を绍介します団体とketone会第3・4芳香リングのカーボン紙β-carotene、そしてついに形アスタキサンチンです現在、最も広く用いられているアスタキサンチン合成法はウィッティグ反応であり、半合成法はカンタキサンチン、ゼアキサンチン、ルテイ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合成する。アスタキサンチンを化学的に合成する主な特徴は、調製工程が簡単で低コストであることです。しかし、3つの立体異性体の形で存在し、副生成物を含んでおり、その安定性、安全性、抗酸化活性は十分ではありません[3]。特に、実際の生産用途では、動物における天然アスタキサンチンの生物学的利用能は、天然アスタキサンチンのそれよりも強い合成アスタキサンチン。摂食濃度が低い場合天然アスタキサンチンの濃度ニジマスの血液は合成アスタキサンチンのそれよりも有意に高く、合成アスタキサンチンは動物の自然な構成に変換することはできません。生物学的有効性および着色能力は、同じ濃度の天然のアスタキサンチンよりもはるかに低い[4]。このような背景から、化学合成アスタキサンチンの管理は世界的に厳しくなっており、各国でも管理規制が設けられています。米食品医薬品局(fda)は、健康食品市場で化学合成されたアスタキサンチンの使用を禁止した。

2.2自然アスタキサンチン

自然アスタキサンチン主に3 s、3&の形で存在する#39、より高い生物学的活性を持っています。1つの方法は、オキアミ、ロブスター、マス、サーモン、藻類、酵母、細菌、水産処理廃棄物から抽出することです[5]。現在、世界では毎年数百万トンの水産物廃棄物が発生している。天然のアスタキサンチンは、破砕、細胞壁の破壊、加水分解、抽出によって得られる。この方法は養殖業の健全な発展を促し、生態環境への負担を減らすことができる。

しかし、これらの廃棄水産物には、キチンや灰などの不純物が含まれています。最大化するにはアスタキサンチンを抽出するそして、不純物を取り除くことは、製品の品質と生産コストの問題を解決するための鍵です。別の方法は、rhodotorula glutinis、chlorella pyrenoidosa、赤色酵母、chlorella vulgaris、haematococcuspluvialis、saccharomyces cerevisiae、gluconobacterなどの単細胞微生物の微生物発酵によって生成する。この方法は、環境圧力が低く、生成物が透明で、副生成物が少ないという利点があり[6]、現在、アスタキサンチンの主な製造法となっています。しかし、この方法は培養条件や系統に対する要求が高い。chiら[7]は、遺伝子工学を用いて高収量の赤色酵母mk19を改変し、野生型と比較してアスタキサンチンの生産量が17倍に増加した。赤色酵母発酵を用いたアスタキサンチン発酵法は、培養時間が短く、大量増殖が可能で高密度培養が可能という利点がある。酵母は飼料タンパク質原料としても優れており、高収量の赤色酵母の選択が注目されている。赤酵母の高収量株を選択することができれば、アスタキサンチンの大量生産がさらに容易になり、畜産への応用が促進されることは間違いない。

3畜産におけるアスタキサンチンの応用

3.1家畜および家禽製品の品質に対するアスタキサンチンの影響

色と保水性は、家畜と家禽製品の品質の重要な指標です。これらの指標に影響を与える要因には、製品の色素含有量と抗酸化酵素活性が含まれます。アスタキサンチンは着色と抗酸化の点で生来の利点があり、水生および家禽の飼料で好まれる着色剤である。カロテノイド合成の最終段階として、アスタキサンチンは、動物に入った後、筋肉組織に直接保存して堆積することができます&#ミオグロビンに特異的に結合することができる[8]。したがって、餌にアスタキサンチンを加える効果的に家畜や家禽製品の色を向上させることができ、その栄養価と市場競争力を高める。

conradieらは、飼料にアスタキサンチンを添加すると、産卵鶏の足、皮膚、くちばし、羽毛がさまざまな程度の赤または黄金色になり、全卵と卵黄の重量が増加し、家禽の成長が促進され、卵の生産が増加することを発見した。liu bing[10]は、飼料に加えるアスタキサンチンの量が増えると、産卵鶏の筋肉組織と卵黄の抗酸化酵素活性が高まることを発見した。fu xingzhouら[11]は、アスタキサンチンが食肉処理後の鶏肉の赤みおよび明るさのa*およびl *値を有意に増加させることを発見した。家畜におけるアスタキサンチンの研究も徐々に増加している。carballoら[12]は、子羊の肉の品質を研究する際に、市販のブチル化ヒドロキシトルイン含有粉ミルクにアスタキサンチンを添加すると、屠殺後の子羊と脂肪のa*赤み値が上昇し、冷凍肉の脂質安定性が向上することを発見した。李新傑らは、肥育豚の食事にアスタキサンチンを添加すると、ロース筋の明るさの値l *と黄さの値b*が低下し、肉の色が濃くなり、品質が向上することを発見した[13]。

3.2家畜および家禽の生殖能力に対するアスタキサンチンの影響

アスタキサンチンは一重項酸素を消し、フリーラジカルを除去することができる。また、膜透過性を低下させ、酸化剤の細胞への侵入を制限することによって、内因性の抗酸化酵素システムの防御機能を向上させることができます。アスタキサンチンは、家畜および家禽の精子に対する酸化的損傷のレベルを継続的に減少させることによって精液の品質を向上させ、熱的にショックを受けた卵丘細胞のスーパーオキシドジスムターゼ活性を増加させることによって雌動物の生殖性能を向上させることができる[14]。ニワトリの精液にアスタキサンチンを添加すると、精液中のスーパーオキシドジスムターゼとグルタチオンペルオキシダーゼの活性が著しく増強され、精子細胞膜の完全性が向上することが研究で示されている[15]。in vitro実験では、豚卵母細胞の成熟培地にアスタキサンチンを添加すると、あらゆる段階でさまざまな程度に成長と発達が改善された[14]。胡アーメイ[16]が見つかりました適量のアスタキサンチン室温で豚の精液の質を大幅に向上させることができます。鎌田ら[17]は、牛の黄体細胞の培地に低濃度のアスタキサンチンを添加すると、培地中のプロゲステロン含有量が増加することを発見した。したがって、飼料にアスタキサンチンを添加することで、黄体機能を改善する可能性があります。

3.3家畜および家禽の生産能力に対するアスタキサンチンの影響

新しいタイプとして餌添加物アスタキサンチン家畜と家禽の飼料の利用率と成長率を高めることができます。産卵鶏の食事にアスタキサンチンを添加すると、dha卵の貯蔵安定性が向上し、卵の生産が増加することが示されている。kumarら[18]は、アスタキサンチンを子牛の食事に添加すると、飼料転換率が有意に向上し、体重が増加することを発見した。[19]リンらは、子豚の飼料にアスタキサンチンとジアセテートを配合すると、子豚の抗酸化能力と栄養消化性が向上し、その結果、子豚の性能が向上することを発見した。perenleiら[20]は、アスタキサンチンがブロイラの1日の体重増加および腹部脂肪率を増加させることを発見した。しかし、他の研究では、天然のアスタキサンチンを産卵鶏の食事に添加しても生産能力に影響しないことが示されています[21,22]。

3.4家畜や家禽の免疫に対するアスタキサンチンの影響

家畜や家禽の免疫のレベルは、直接自分の健康と成長率に影響を与えます。の効果家畜の免疫に関するアスタキサンチンそして、家禽は主に次の3つの側面に反映されます:まず、その抗酸化効果。アスタキサンチンは強力な抗酸化作用を持ち、フリーラジカルを除去し、酸化ストレスを抑制し、免疫細胞を保護し、免疫系を損傷から防ぎます。第二に、免疫細胞の数と活性を高める。アスタキサンチンは、リンパ球などの免疫細胞の数を増やすことができます,好中球やマクロファージ,それによって体を強化' s容量は免疫があります

第三に、それは免疫グロブリンの産生を促進する。アスタキサンチンは免疫系のb細胞の活力を促進し、免疫グロブリン(igg、lga、igm)の産生を増加させ、体液性免疫応答の能力を高めることができます。

要約すると、アスタキサンチンは家畜や家禽の免疫力と耐病性を向上させるために、畜産において効果的な抗酸化および免疫増強剤として使用することができます。しかし、アスタキサンチンは病気を治療するための薬を置き換えることはできません。同時に、吸収と利用アスタキサンチン動物の異なる種によっても異なる場合があり、適切な調整と選択は、実際のアプリケーションで行われる必要があります。

4畜産におけるアスタキサンチンの安全性

アスタキサンチンは安全毒性のある副作用はありませんこれは、動物の飼料に広く使用され、適度に、動物の健康に悪影響を与えることなく、動物の成長と発達を促進することができます。これは多くの実験で実証されている。jin weiら[23]がラットに30日間のアスタキサンチン給餌実験を行ったところ、ラットの成長と発達に異常はなく、全般的に良好な成績を示した。各種指標の結果や病理組織検査の結果に有意な異常は認められなかった。linらは、対照群と比較して、アスタキサンチンを13週間連続投与したマウスでは、体重、血液学、尿検査、臓器重量などの臨床パラメータに有意な生物学的差異は認められなかったことを示した。shi liliらは、アスタキサンチン摂取の安全性を評価するために、急性毒性試験、遺伝毒性試験、および30日間のラット採食試験などの毒性学的評価方法を用いた。アスタキサンチンの重大な毒性副作用は観察されなかった。lin feiliangら[26]はまた、ラットでの90日間の餌検査および奇形検査で、haematococcus pluvialis抽出物が安全であることを明らかにした。

アスタキサンチンは世界中で幅広い用途で使用されています。北米では2009年4月にfdaが承認した混合着色剤の成分としてのアスタキサンチン魚の餌に使われる。00年、Haematococcus pluvialis粉また、rhodopseudomonas palustrisは、サケを着色するための魚の飼料への使用が承認され、望ましい飼料結果が得られました。欧州連合(eu)では、サプリメントの新成分として承認されています。2009年に中国はアスタキサンチンを飼料添加物として承認し、2010年にはhaematococcus pluvialisが新たな食品資源として承認された。一般的に、動物の飼料でのアスタキサンチンの使用は安全ですが、動物がアスタキサンチン、カロテノイド、アレルギーである場合は避けるべきですアスタキサンチンの源または、5α還元酵素を阻害する薬。また、動物の健康に影響を与えないように、使用量や他の飼料成分との組み合わせにも注意が必要です。

5概要

アスタキサンチンは自然界で最も重要なカロテノイドの1つである。家畜や家禽の成長能力、生存率、生殖能力、耐病性を向上させる重要な役割のため、動物栄養士の注目を集めています。家畜や家禽の色、生殖能力、生産能力、免疫力を向上させる重要な効果のために、畜産に使用されるアスタキサンチンの量が急速に増加しており、大きな応用価値と開発の可能性があります。しかし、家畜や家禽、特に反芻動物の繁殖にアスタキサンチンを利用した研究は多くなく、その作用機能の多くは未だ不明である。市場の需要が高まるにつれ、合成生物学、分子生物学、代謝工学などの新技術を用いてアスタキサンチンを大量生産することが研究の焦点となっている。高収量のアスタキサンチン株のスクリーニング、抽出、精製は重要なポイントであり、困難である。要するに、アスタキサンチンの製造と応用は非常に魅力的で挑戦的な分野である。アスタキサンチンの大量生産と応用は、新しいバイオテクノロジーの助けを借りて新たな展開が期待されています。

参照:

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