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

アスタキサンチンの製造には、主に天然抽出と化学合成の2つの方法があります。

2.1天然アスタキサンチン抽出

自然アスタキサンチン is often found in certain animals, algae and microorganisms. Its production can be divided into extraction from animals and their by-products, extraction from algae and microbial fermentation.

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や軟体動物の殻に広く分布している(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。ノルウェーでは、砕いたエビの殻から酸または酵素の加水分解によってアスタキサンチンが抽出され、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, are important astaxanthin-producing bacteria and are considered to have great commercial production prospects. During the cultivation of this algae, if there is a lack of nitrogen sources, astaxanthin can accumulate in the algae, and the astaxanthin content in the dry matter can reach 0.5% to 2.0% (LWoFF et al., 1930), accounting for more than 90% of the total carotenoids.

 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。大規模なアスタキサンチン生産の可能性が高い藻類と考えられている(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)。これらの要因はすべて、藻類を用いたアスタキサンチンの大量生産に影響を与える。

2.1.3微生物発酵

アスタキサンチンを産生する微生物としては、mycobacterium lacticola、brevibacterium 103、pha " " ia rhodozymaなどが知られている。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 is considered to be the most valuable microorganism for industrial production of astaxanthin. It was first isolated from the exudate of deciduous trees in the mountainous areas of Alaska, USA, and Hokkaido, Japan, in 1970 (Andrewes et al., 1976), and was later identified as a genus of the fungus Basidiomycota. Haafu yeast is aerobic and can ferment sugars, unlike other yeasts of the same genus. It produces more than 10 kinds of carotenoids, the main ones being astaxanthin, β-carotene, and “-carotene. The astaxanthin content of wild fungi ranges from 40% to 95%. However, the total amount of carotenoids in wild Hanseniaspora yeast generally does not exceed 500 mg/kg of dry yeast, and the yeast cell walls are very thick, so it is difficult for animals to digest and absorb them without breaking the walls.

これらの問題を解決するために、ここ数年、国内外の学者が高収率のアスタキサンチン株の育種と酵母の細胞壁の破壊に関する研究を深め、喜ばしい成果を上げた。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、細胞を酸性熱で処理して細胞壁を破壊した後、アセトンでアスタキサンチンを抽出する方法で、より良い結果を得た。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

The transformation of β-carotene to astaxanthin requires the addition of two ketone groups and two hydroxyl groups. Chemical synthesis is difficult and most of the astaxanthin produced is in the cis configuration. To date, the only company that has used chemical synthesis to produce astaxanthin on an industrial scale is the Swiss company Hoffmann-La Roche, which markets it under the trade name Carophyll Pink. As astaxanthin produced by fermentation has a lower content, chemically synthesized astaxanthin has a competitive advantage. The 合成アスタキサンチン involves multiple chemical and biocatalytic reactions, with the biocatalytic reaction determining the stereochemistry of the carbon atoms in the intermediates or the position of the substituents on the oxygen atoms. The main precursor for chemical synthesis is (S)-3-acetyl-4-oxo-beta-ionone, which is obtained by asymmetric hydrolysis of (R)-terpene alcohol acetate by different microorganisms, followed by extraction, reflux and then subjected to technical processes such as extraction, reflux.

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らは1994年に北極イワナの餌にアスタキサンチンを添加したところ、魚の赤みは添加量と正の相関があり、70 mg/kgの投与で安定して色素が形成されることを発見した。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年)アスタキサンチンの抗酸化容量が10倍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。研究では、ロックロブスターの飼料に50 mg/kgのアステキサンチンを添加すると、エビの生存率、体重増加、飼料転換率が有意に向上することが示されている。

3.3 Astaxanthin&#成長と再生を促進する上で39の役割

水生動物の卵には高濃度のアスタキサンチンが含まれている。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

Astaxanthin has good application prospects in the aquaculture industry as an excellent feed coloring agent. In recent years, the demand for astaxanthin at home and abroad has been increasing. Each year, 100 tons of astaxanthin are used in rainbow trout farming worldwide, worth 185 million US dollars, and the market potential is considerable.

4.1アスタキサンチン製造技術に関する研究

今後、haematococcus pluvialisを用いたアスタキサンチンの大量生産が開発の方向性である。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

At present, there is more research into the application of astaxanthin in aquaculture and poultry farming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、アスタキサンチンとして使用することができる餌カラー剤豚その能力のに乗じたびに预けるの表面に亡骸は中と筋肉組織やその傷の豚はピカピカの皮と筋肉がて豚肉が品质を高めました。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。

飼料中のアスタキサンチンの着色効果は、飼料の配合、動物の健康および繁殖環境に関連しています。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。さらに、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、動物におけるアスタキサンチンの沈着に影響します。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、養殖中に添加されたアスタキサンチンの効果については多くの報告がありますが、使用後の動物の残留物や過剰添加による毒性についてはほとんど報告がありません。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。