アスタキサンチンは何のために良いですか?

現在、養殖に添加される主な着色剤は天然着色剤と化学合成されたカロテノイドである。天然着色剤とは、カロテノイドやルテインを豊富に含む動物、植物、微生物からの抽出物を指す。化学的に合成されるカロテノイドにはカロテノイドとルテインがある。アスタキサンチンは天然または化学的に合成される。カロテノイドの酸素含有誘導体であり、現在養殖で最も広く使用されている飼料着色剤の1つである。本稿では,アスタキサンチンの構造,特性,生産方法,養殖への応用効果,開発見通しについて述べる。

図1アスタキサンチンの構造と物理的・化学的性質

アスタキサンチンまた、エビの黄色として知られている、化学名3、3&を持っています#39; -dihydroxy-4、4' -dione-beta、beta'-カロチン分子式c40 h52 o4。2つのヒドロキシ基(- oh)と2つのケト基(= o)を含むケト型カロチンである。天然物のほとんどはエステルとして存在する。

アスタキサンチン(astaxanthin)は、酸素を含むピンク色の有機化合物である。水には不溶だが、ほとんどの有機溶媒には溶ける。酸、酸素、高温、紫外線の存在下では不安定であり、酸化しやすく分解される。

2。 アスタキサンチン製法

にはアスタキサンチン生産の2つの主要な方法自然抽出と化学合成。

2.1天然アスタキサンチン抽出

天然のアスタキサンチンは、特定の動物、藻類、微生物に多く含まれている。その生産は、動物およびその副産物からの抽出、藻類および微生物発酵からの抽出に分けることができる。

2.1.1動物およびその副産物からの抽出

アスタキサンチンは水生動物の体内に広く分布するそして軟体動物の殻の中で(goodwin, 1984)。これらの動物は自分ではアスタキサンチンを合成することができず、体内のすべてのアスタキサンチンは食物(主に水中の藻類)から得られている。カニの卵からアスタキサンチンを初めて抽出したkarrer et al.(1932)以降、甲殻類の水産物(エビ、カニ)の副産物が天然のアスタキサンチンの主な供給源となっている。ノルウェーで砕いたエビの殻から抽出されるアスタキサンチン酸または酵素によって加水分解され、その後有機溶媒で抽出される。収量は約150 mg/kgに達し、抽出された色素のアスタキサンチン含有量は90%を超える。しかし、エビやカニの副産物の多くは色素含有量が80 ~ 200 mg/kgと低く、抽出コストも高いため、商業生産には適さず、開発の可能性も低い。

2.1.2藻類からの抽出

窒素不足の環境で成長する多くの藻類、などhaematococcus pluvialisは、重要なアスタキサンチンを産生する細菌である商業生産の可能性が高いと考えられていますこの藻類の培養中に窒素源が不足すると、藻類中にアスタキサンチンが蓄積し、乾燥物中のアスタキサンチン含有量は0.5 ~ 2.0%に達し(lwoff et al., 1930)、全カロテノイドの90%以上を占める。

 また、クロロコッカスspは高温、極端なph値にも強く、成長が早い。(lwoff et al., 1930)は、全カロテノイドの90%以上を占めている。また、高温耐性、極端なph耐性、成長速度の速い、屋外での栽培が容易という利点があります。と藻類であると考えられています大規模なアスタキサンチン生産のための大きな可能性(nelis et al., 1991)。しかし、一般的に、藻類は長い独立栄養サイクルを持ち、水質、環境、光に対する要求が高いため、大量生産には限界がある。加えて、haematococcus pluvialisのアスタキサンチンの87%はエステル化状態にあり、一部の動物では吸収が不十分であり、沈着している(kvalheim et al., 1985)。これらの要因のすべては、大規模な影響を与えます藻類を用いたアスタキサンチンの製造.

2.1.3微生物発酵

微生物に知られて生産アスタキサンチンは、mycobacterium lacticolaを含みます, brevibacterium 103,そして、真菌pha " " ia rhodozyma。このうち、lacticola菌(mycobacterium lacticola)は、アスタキサンチンを炭化水素培地でしか生産できないが、栄養寒天培地では生産できない。発酵終了時のアスタキサンチンの生産量は0.03 mg/g以下であり、どちらも実用的ではない。

haematococcus pluvialisは、アスタキサンチンの工業生産のための最も貴重な微生物であると考えられている。1970年にアラスカ、アメリカ、北海道の山岳地帯の落葉樹出物から初めて単離され(andrewes et al., 1976)、後に真菌basidiomycotaの属として同定された。haafu酵母は好気性酵母であり、同じ属の他の酵母とは異なり、糖を発酵させることができる。日産10種類以上のカロチノイド色素、主要ものもアスタキサンチンβ-carotene、-carotene。野生真菌のアスタキサンチン含有量は40%から95%である。しかし、野生のhanseniaspora酵母のカロテノイドの総量は、一般的に乾燥酵母の500 mg/kgを超えず、酵母の細胞壁が非常に厚いため、動物が壁を壊さずに消化吸収することは困難です。

これらの問題を解決するために、近年では、国内外の学者の繁殖の詳細な研究を行っているハイリスク・ハイリターンアスタキサンチン株酵母の細胞壁を破壊し、喜ばしい成果を上げています。例えば、アルコール廃液培地を用いてrhodotorula glutinis変異株nrrly-17269, jb2, 2100 ~ 2270 mg / kgの幹細胞をスクリーニングする(bon et al., 1997)。caloら(1995)の研究では、酵母のphaffiaの変異株が得られ、アスタキサンチン含有量が23%増加し、幹細胞は1500 mg/kgに達した。中国の研究者らは、細胞を酸性の熱で処理して細胞壁を壊した後、さらに良い結果を得たアセトンでアスタキサンチンを抽出する。別の方法は、bacillus circulamsが分泌する酵素を使用して、硬い細胞壁を酵素的に分解することです。海外では、すでにhaver酵母を使ってアスタキサンチンを工業生産している企業がある。例えばアメリカのレッドスター社は、酵母色素の含有量が3000 ~ 4000 g/tの乾燥酵母である。株式会社イジェン・バイオテクノロジーには、最大8000 g/tのアスタキサンチン含有量を有する製品がある。

2.2化学合成

の変換βに-caroteneアスタキサンチン2つのケトン基と2つのヒドロキシル基の付加を必要とする。化学合成は難しく、生産されるアスタキサンチンのほとんどはcis型である。現在まで、アスタキサンチンを化学合成で工業的に生産しているのはスイスのhoffmann-la roche社だけであり、カロフィルピンクという商品名で販売している。発酵によるアスタキサンチンの含有量は低い化学合成されたアスタキサンチンは競争優位性があります。アスタキサンチンの合成には複数の化学反応および生物触媒反応が関与し、生物触媒反応は中間体中の炭素原子の立体化学または酸素原子上の置換基の位置を決定する。化学合成のための主な前駆体は、(s)-3-アセチル-4-オキソ-β-イオノンであり、抽出、逆流に続いて、異なる微生物による(r)-テルペンアルコール酢酸の非対称加水分解によって得られ、その後、抽出、逆流などの技術的プロセスを受けます。

3. アスタキサンチンの応用効果

3.1. アスタキサンチンの着色効果

アスタキサンチンはカロテノイド合成の終点である。動物の体に入った後、それはいくつかの水生動物の皮膚や筋肉に健康で鮮やかな色を与え、変更または生化学的変換(bjorndahl、1990)せずに組織に直接保存することができ、卵や家禽は健康な黄金色または赤に表示されます。βは-caroteneに変換することができるアスタキサンチン水生動物甲殻類い、ほとんどのビタミンAに変換は彩色を貧しい効果がある色共通水産動物・小鳥などない。酸素化されたカロテノイドの誘導体(キサントフィル)のみが卵黄を着色する能力を持ち(olson, 1989)、ジヒドロキシおよびジケトンカロテノイド(アスタキサンチン)は、モノヒドロキシ、モノケトン、エポキシカロテノイドよりも卵黄に強い着色効果を持つ(braeunlich, 1978)。

olsen et al. (1994)北極イワナの餌にアスタキサンチンを添加その結果、魚の赤みは添加されたアスタキサンチンの量と正の相関があり、70 mg/kgの投与量は安定した色素形成期間を示した。choubert et al.(1996)は、ニジマスの飼料に酵母から抽出した100 mg/kgのアスタキサンチンを添加すると、ニジマスの筋肉のカロチノイド含有量が増加することを発見した。kamada etal .(1990)はカレンデュラの花弁抽出物に0を含むものを加えることを発見した。ニジマスの餌には1%のアスタキサンチン含有マリーゴールド花弁エキスが含まれており、魚だけではないことが判明'のepibolyターン黄色が、筋肉中のアスタキサンチン含有量も増加した。李占生(1993)は、アスタキサンチンはサケやニジマスの餌に好まれる色素であると考えている。

3.2免疫機能の強化におけるアスタキサンチンの役割

アスタキサンチンは優れた抗酸化物質で、抗体産生を促進し、動物の免疫機能を高め、フリーラジカルの産生を抑制する重要な役割を果たす。三木(1991)はそれを発見したアスタキサンチンの抗酸化能力10倍のβ-carotene 100倍ものビタミンeこれらの機能アスタキサンチンの向上につながるのでは生存と動物個体の健康だ。研究はそれを追加することを示している飼料に50 mg/kgのアスタキサンチンエビの生存率、体重増加、飼料転換率を大幅に向上させることができます。

3.3 Astaxanthin&#成長と再生を促進する上で39の役割

の卵が水生動物は高濃度のアスタキサンチンを含む。この高濃度のアスタキサンチンは、魚の光に対する感受性を低下させ、魚の成長と繁殖を促進させる(李shengzhan, 1993)。また、魚の卵の受精を促進し、胚発生の死亡率を低下させ、個々の成長を加速し、成熟と生殖の速度を増加させるためのホルモンとして作用することができます(torrissenら、1994)。アスタキサンチンは鶏卵の生産量を増やすこともできる。

4 .アスタキサンチン応用のための研究の方向性

アスタキサンチンは養殖業での応用の見通しが良い優れた飼料着色剤として。近年、国内外でアスタキサンチンの需要が増加しています。年間100トンのアスタキサンチンが世界のニジマス養殖に使われており、その価値は1億8500万ドルにものぼり、市場の可能性は大きい。

4.1アスタキサンチン製造技術に関する研究

のhaematococcus pluvialisを用いたアスタキサンチンの大規模生産今後の発展の方向性です。株の選定高レベルのアスタキサンチンを生成する制御最適な発酵条件、「発酵の改善、プロセス、の遺伝子操作テクニックを駆使し、原材料を安価な発酵する際に支払うの選択は、収益率向上と制作費をつぎ込み、低減適切な細胞wall-breaking技術の選択は、利用の効率化対策アスタキサンチンはあらゆる課題が今後の研究の必要がある。

4.2アスタキサンチンの応用拡大に関する研究

現在、より多くの研究がありますアスタキサンチンの養殖や養鶏への応用畜産への応用例は少ない。畜産分野でのアスタキサンチンの応用拡大は今後の研究課題である。例えば、アスタキサンチンは飼料着色剤として使用することができる豚の場合、体の表面や筋肉組織に沈着する能力を利用して、豚の皮膚がピカピカになり、筋肉が赤くなり、豚肉の品質が向上します。一方、「アスタキサンチン飼料にするは、金額さえ多くなければ系統的に研究と間の相関量付加、彩色置效果适量を決定すべきであり,また分析様々な農畜水産物と家畜カメラ映像の添加物を果たすよう最高成績は、小さな投資来る。

の飼料中のアスタキサンチンの着色効果飼料の配合、動物の健康や飼育環境にも関係しています。飼料中の脂質、抗酸化物質、ビタミンeは着色剤を損傷から保護し、動物によるアスタキサンチンの吸収に寄与する。しかし、高濃度のカルシウムとビタミンaを含む飼料は、アスタキサンチンの沈着に影響を与える可能性がある。また、飼料中のタンパク質の種類、脂肪の酸化状態、カロテノイド含有量、抗栄養因子の存在はすべて影響を与えます動物へのアスタキサンチンの沈着。これらの影響因子を研究することで、アスタキサンチンの着色効果をよりよく利用し、使用中の損失を減らすことができます。

4.3アスタキサンチンの安全性に関する研究

現在の効果についての多くの報告がありますが栽培中に加えられたアスタキサンチン使用後の動物への残留物や過剰添加による毒性に関する報告は少ない。したがって、アスタキサンチンの長期使用の安全性に関する研究も検討すべき課題である。