수산 양식에 Astaxanthin은 무엇을 사용합니까?

아스타잔틴은 카로티노이드의 일종으로 수생동물에 착색효과가 좋을 뿐만 아니라 변색과 변질을 막고 [1] 먹이가 신선하게 유지되는 효과가 있다.아스타잔틴은 고효율 산화 방지, 항암, 면역 증진, 눈 보호 및 중추 신경계 보호 등의 기능을 가지고 있으며, 현재 의약, 사료, 식품 및 화장품 [2]의 생산에 널리 사용되고 있다.Astaxanthin의 원천은 인공 합성과 자연 추출을 포함한다.현재 국내외의 일반적인 천연 astaxanth에서제품은 주로 수산물 폐기물, 미생물 및 유전자 변형 식물에서 유래됩니다.양식 산업에서 astaxanthin은 주로 새롭고 매우 효과적인 사료 첨가제로 사용되며 널리 사용됩니다.

아스타잔틴 소개 1

아스타잔틴은 분자식이 C40H52O4이다.그것은 지용성 및 수용성 색소입니다.결정질 아스타잔틴은 녹는점이 224°C이다.진한 자줏빛 갈색의 가루로, 분홍색을 띤다.물에는 녹지 않지만 아세톤, 벤젠, 클로로포름 등의 유기용매에는 녹는다.아스타잔틴은 생물에서 많이 발견되는데 특히 물고기, 새우,게, 홍학, 따오기와 같은 조류의 깃털과 연어, 송어의 살, 새우와 게의 껍질에서 많이 발견된다.동물들은 스스로 아스타잔틴을 합성할 수 없으며, 일부 갑각류는 다른 카로티노이드를 아스타잔틴으로 변환할 수 있지만, 그들의 body&를 만날 수 없다#39, 필요하므로 음식에서 섭취해야 한다.대부분의 해산 어류와 갑각류에는 아스타잔틴이 함유되어 있는데, 이는 일반적으로 먹이사슬 [3-4]을 통해 식물플랑크톤과 동물플랑크톤에서 얻어진다.아스타잔틴은 수생동물에게 좋은 외관을 줄 뿐만 아니라, 동물의 성장과 발육에 필수적인 영양소이기도하다.

아스타잔틴 분자는 순환 구조의 양 끝에 하나의 히드록시기 (-OH)를 가지며, 지방산과 모노에스테르와 다이에스테르를 형성할 수 있다.유기체의 에스테르화 그룹은 아스타잔틴이 단백질과 결합하는 가교 역할을 한다.자유 또는 에스테르화 상태는 체내에서 아스타잔틴의 안정성, 단백질과의 결합 정도 및 대사 속도에 영향을 미친다.예를 들어 살아있는 건강한 새우와 게의 표면은 녹색이고, 익히면 주황색-빨간색으로 변하는데, 이는 단백질에서 에스테르화된 아스타잔틴이 분리되면서 생긴 현상이다.

아스타잔틴의 형태와 근원 2

아스타잔틴의 형태 2.1

아스타잔틴은 동물과 조직에 따라 다르게 분포하며, 살아있는 유기체에 저장될 때 더 안정적이다.산화되지 않은 아스타잔틴은 에스테르화 아스타잔틴이다.어류의 피부, 비늘, 로에는 주로 에스테르화 아스타잔틴이 함유되여있고 근육, 혈장, 내부장기에는 주로 자유 아스타잔틴이 함유되여있다.게나 새우와 같은 갑각류에서 에스테르화된 아스타잔틴은 주로 껍질, 생식선, 간토판크레아 등에 축적된다.

2.2 Astaxanth에서소스

현재,성숙한 astaxanth에서생산 과정생물학적 추출과 화학적 합성을 포함합니다.일반적인 천연 아스타잔틴은 주로 수산물 폐기물, 미생물 및 유전자 변형 식물에서 유래됩니다.astaxanthin의 분자 구조 (그림 1):4개의 아이소프렌 단위가 결합 불포화 이중 결합의 형태로 연결되어 있다.긴 공액화된 불포화 이중결합 구조는 빛, 열, 산, 알칼리, 산화물, 효소 [5]에 매우 민감하다.따라서 추출 공정을 최적화하여 천연 아스타잔틴을 최대 효율로 추출하는 방법이 국제적인 연구 과제가 되었다.

2.2.1 화학 합성 방법

아스타잔틴을 합성하는 방법에는 직접합성과 간접합성 두 가지가 있다.직접 합성 방법은 일반적으로 직접 합성에 합성 카로티노이드 단량체를 사용하며, 간접 합성 방법은 다른 카로티노이드를 산화시켜 아스타잔틴을 얻는다.두 방법의 합성 과정은 매우 복잡하며, 얻어진 아스타잔틴은 100% 자유롭고, 대부분 시스 구성 (천연 아스타잔틴은 대부분 트랜스 구성).

수중 처리 폐기물로부터 추출 2.2.2

2022년에는 차이나'의 수산물 연간 생산량은 6,869만 톤에 달할 것이다.수산물 폐기물은 풍부한 자원이며, 수산물 폐기물에서 아스타잔틴을 추출하면 거대한 경제적 이익을 가져올 수 있고 China&의 지속 가능한 발전을 촉진할 수 있습니다#39;의 양식업.전통적인 아스타잔틴 추출 방법에는 알칼리 추출, 오일 용해, Soxhlet 추출, 유기 용매 추출 등이 있다.최근에는 효소추출, 음압cavitation, 고압균질화, 이온성 액체, 펄스전기장, 초임계 유체 추출 등의 새로운 방법들이 아스타잔틴을 저소비와 고효율로 추출하는데 사용되고 있다.

주유강 등 6명은 음압기압법에 의한 아스타잔틴의 추출을 위한 다양한 공정조건에 대한 기초연구를 수행하였으며, 최적 추출공정변수인 질량별 80% 에탄올의 추출용매, 추출시간 35분, 0.2 m3/h의 공기량을 얻었다.Martinez 등 7)은 Haematococcuspluvialis 로부터 astaxanthin의 추출율을 펄스전기장처리, 갈기, 동결해동, 열처리, 초음파처리에 의하여 비교하였다.그 결과 펄스 전기장 처리 후 astaxanthin의 추출률은 96% 였고, 다른 추출방법들 중 가장 높은 추출률은 80%였다.

장예 등 8명)은 cellulase, pectinase 및 복합효소가 Haematococcuspluvialis의 벽깨기에 미치는 영향을 연구하고, 반응표면에 의한 astaxanthin의 효소적 벽깨기 보조추출을 최적화하였다.cellulase와 pectinase 효소활성의 비가 1:1 (U/U) 일 때 효소양 7 천 U/mL, pH 4.9, 온도 49 ℃, 시간 6시간, astaxanthin추출율 71.08% 이며 복합효소법이 간단하고, 순하고, 친환경적이며, 안전하고 효율적인 것으로 나타났다.또한, 컬럼 크로마토그래피, 고성능 액체 크로마토그래피, 재결정, 고속 대향 크로마토그래피와 같은 아스타잔틴을 위한 정제방법도 지속적으로 개발되고 있다.수산물 폐기물 중의 아스타잔틴 함량은 비교적 낮고, 추출 과정이 복잡하고 비용이 많이 든다.따라서 비용 효율적인 아스타잔틴의 추출은 생산업계의 절박한 문제로 대두되고 있다.

2.2.3 미생물 생산

많은 종류의 자연 발생 미생물 (조류, 곰팡이, 박테리아 등)은 천연 아스타잔틴을 합성할 수 있다.현재 Xanthophyllomyces dendrorhous와 Haematococcus Pluvialis 가 가장 널리 연구되어 생산에 사용되고 있다 [9-10].좋은 Xanthophyllomyces dendrorhous 균주는 건중량의 약 0.5%를 차지하는 astaxanthin을 축적할 수 있고, 발효 공정이 성숙되어 있어 단시간 내에 산물을 얻을 수 있다 [11].그러나 탄소원, 질소원, 온도, pH, 용존산소 등의 발효조건에 크게 영향을 받으며 발효비용이 비싸다.생성 된 astaxanthin은 항산화 활성이 낮은 dextrorse 이성질체이므로 Xanthophyllomyces dendrorhous는 최고의 천연 astaxanth에서생산 도구로 사용할 수 없습니다.

현재 주요 생산 도구는 다음과 같습니다아스타잔틴을 축적할 수 있는 헤마토코쿠스 플루비알리스균주의 건조중량의 4%~5%를 차지.그러나 Haematococcus pluvialis의 성장 조건은 수질에 대한 높은 요구, 빛 및 배양 환경이 까다롭고, 배양 주기가 길고, 기술적 요구 사항이 엄격하며, 세포 바이오매스의 축적에 적합하지 않은 스트레스 조건에서 아스타잔틴의 체내 축적이 일어나는 등 매우 가혹하다.따라서 대규모 생산은 어렵다 [12-13].

유전자 조작 식물의 생산 2.2.4

의 선임자들 β-carotene와 β-carotene hydroxylase astaxanthin합성에 필요 한은 더 높은 식물에서 유비 쿼터 스, 하지만 그들은 포함 하지 않는 β-carotene ketolase astaxanthin 으므로 합성 해야 한다.현재의 연구는 성공적으로 도입 β-carotene ketolase astaxanthin을 생산하는 식물로 담배에 [14], [16], 감자 Arabidopsis[17], 연꽃 [18], 옥수수 [19], 그리고 다른 식물이다.그러나 형질전환 식물에서 생성되는 아스타잔틴 함량은 불안정하며, 중간 대사산물의 축적 등의 문제가 있다.따라서 식물체의 발견과 활용 's 자신의 astaxanthin 합성 관련 유전자 (예를 들어, 마리골드 식물의 꽃잎에는 astaxanthin이 함유되어 있으며, 꽃잎 건조 중량의 약 1%의 함량 [20])는 astaxanthin 생산의 유전공학의 중요한 연구 방향이 될 것이다.

수산 양식에 astaxanthin의 적용 3

Astaxanthin은 식품, 제약 및 사료 산업에서 사용되었지만, 현재 주로 새롭고 매우 효과적인 사료 첨가제로서 양식장에서 사용됩니다.

3.1 색칠효과

아스타잔틴은 다른 종류의 단백질과 결합하여 빨강, 주황, 노랑, 초록, 파랑, 보라 및 다른 색을 만들 수 있습니다.

양식 어류 색소 홍보 3.1.1

사료에 아스타잔틴을 첨가하면 연어나 철갑상어 같은 양식 어류의 피부와 근육이 선홍색으로 보일 수 있고, 고기 맛도 더욱 맛있다 [21].Nickell 등 22)은 무지개송어에게 지방함량이 다른 사료를 먹임으로써 사료 내 지질물질의 함량이 증가함에 따라 astaxanthin의 착색도와 효율이 증가함을 발견하였다.Zhang Chunyan 등 23)은 Oncorhynchus mykiss의 근육의 적색도 및 황색도 값이 1.0 g/kg의 합성 astaxanthin을 섭취한 군과 0.1 g/kg의 astaxanthin 함유 Haematococcus pluvialis 추출물을 섭취한 군이 대조군보다 유의적으로 높게 나타났다.

Nogueir한등 [24]은 아스타잔틴 (50 또는 80 mg/kg)을 6개월간 식이보충;또는 50 mg/kg은 3개월, 80 mg/kg은 3개월)은 붉은도미의 등지느러미와 꼬리의 피부색과 색조에 긍정적인 영향을 주었고, 색조와 색조값은 야생개체에 근접하였다.Li Yao-peng 등 [25]은 평균 체중이 약 1 kg인 17만 마리 이상의 3배체 무지개송어 (Oncorhynchus mykiss)를 선발하여 식이성 astaxanthin 수준이 성장능과 수율 및 근육착색에 미치는 영향에 대한 시험 시험을 실시하였다.

사료에 각각 40 mg/L와 30 mg/L의 아스타잔틴을 첨가하고 무지개송어가 시판되기 7개월과 9개월 전에 먹이면 육색이 기준을 충족시킬 수 있는 것으로 나타났다.왕홍위 등 [26]은 hexagramma otakii (헥사그람모스 otakii)에 아스타탄틴 첨가 사료를 먹였다.60일 후의 결과는 첨가제량이 0.10%-0.20% 일 때 어류의 등쪽 표면의 밝기, 적색도 및 황색도, 복부의 적색도 및 황색도, 꼬리의 밝기 및 황색도가 대조군에 비해 유의적으로 높게 나타났다.첨가량이 0.05%-0.20% 일 때 어류의 등쪽, 복부 및 꼬리쪽 피부에 침착된 astaxanthin이 대조군에 비해 유의적으로 높게 나타났다.control group보다 유의하게 높았다.첨가제 함량이 0.05%~0.20% 일 때 어류의 등, 복부 및 꼬리 피부에 침착된 아스타잔틴 함량은 대조군에 비해 유의적으로 높았다.

관상어 색칠 홍보 3.1.2

관상어의 체색은 아스타잔틴 (astaxanthin)과 칸타잔틴 (canthaxanthin) 이라는 색소가 체내에 축적되어 범색색을 만들어 낸다.관상어는이 두가지 색소를 합성할수 없으므로 사료에서 얻어야 한다.관상어사료는 반드시 물고기의 성장과 발육의 요구와 밝은 체색을 유지해야 하는 요구를 모두 충족시켜야 한다.아스타잔틴은 구할 수 있는 최고의 착색제로서 관상어가 밝은 몸색을 유지하도록 도와줄 수 있다.천샤오밍 등 [27]은 60일간의 실험 끝에 60 mg/kg의 아스타잔틴을 사료에 첨가하면 금붕어의 색소를 더욱 자연스럽고 생기 있게 만들 수 있다는 것을 발견했다.왕루이 등 [28]은 사료에 30 mg/kg의 아스타잔틴을 첨가하면 송사리, 홍검둥이와 금붕어의 색소 침전 효과를 대폭 개선할 수 있다는 것을 발견하였다.

손주영 등 [29]은 아스타잔틴과 다른 운반체 (인지질, 비타민 E)를 조합하여 연구한 결과 두 운반체 비타민 E와 인지질을 조합하면 앵무새 물고기의 체색이 상당히 붉어지는 것을 발견하였다.왕준희 등은 astaxanthin이 koi carp (Cyprinus carpio L.)의 체색에 미치는 영향을 연구한 결과 astaxanthin 첨가량이 400 mg/kg 일 때 체색에서의 적색도 및 황색도 값이 최대치에 도달하였다.

새우와 게에 대한 착색효과 3.1.3

새우와 게의 몸 색깔은 그들의 시장 가치를 결정한다.아스타잔틴은 새우와 게의 키틴과 결합하여 녹청색으로 나타난다.고온 가열 후 단백질은 원래의 아스타잔틴에서 분리되고, 색깔은 주황색-적색으로 변한다.진정유 등 [31]은 Macrobrachiumrosenbergii에 60 mg/kg의 astaxanthin을 35일간 먹였다.그 결과 새우젓의 총 카로티노이드 함량이 가장 높았으며 (119.38 g/㎏), 이는 대조구 대비 40% 높은 함량이었다.Chien 등 [32]은 일본호랑이 새우의 사료에 50 및 100 mg/kg의 astaxanthin을 첨가하였고, 63일 후 새우의 껍질과 근육에 astaxanthin의 침전율이 유의적으로 증가함을 확인하였다.

Long 등 [33]은 성체 중국산 승모게 (Eriocheir sinensis)의 사료에 천연 astaxanthin이 풍부한 Haematococcus pluvialis 분말을 첨가한 결과, Haematococcus pluvialis 분말 첨가량이 증가함에 따라 게의 난소와 등껍질부의 홍조가 유의적으로 증가하는 것을 확인하였다.이는 수팡 & 에서도 확인되었다#39;s [34] 실험 결과, 중국산 승모게에 Haematococcus pluvialis 사료를 먹이면 게의 난소, hepatopancreas, 등껍질, 표피 등의 아스타잔틴 함량이 크게 증가하는 등 게의 색상과 품질이 크게 개선되는 것으로 나타났다.용량-효과 관계가 크게 나타나 헤마토코쿠스 플루비알리스 (Haematococcus pluvialis)를 많이 첨가할수록 아스타잔틴의 체내 축적이 증가한다.마난 등 (35)은 살찌는 사료에 합성 astaxanthin을 첨가할 경우 중국산 승냥게의 두부와 흉곽, 간과 췌장, 난소의 총 카로티노이드 함량, 색도 및 항산화 능력을 유의적으로 증가시킬 수 있다고 제안하였으며, 암게의 살찌는 사료에 첨가하는 합성 astaxanthin 함량이 약 90 mg/kg이 되어야 한다고 제안하였다.

3.2 강력한 항산화 효과

Shimidzu et 알다.[36]은 in 체외연구에서 astaxanthin이 lutein과 zeaxanthin보다 singlet 산소를 억제하고 활성산소를 제거하는 능력이 높다는 것을 발견하였고, Lee et al. [37]에 의해도이 사실을 확인하였다.왕 Jiqiao et al. [38] 먹이청소년 Apostichopus japonicus 30을 포함 한 먹이 가 60, 그리고 90 mg/kg의 β-carotene 그리고 astaxanthin, 각각의 실험실 조건에서 수온 11.0-20.0 ° C, 염분 35, 및 pH 7. 5.80 d를 먹이 한 후에, 그것은 그것의 평균 총 항 산화 용량을 시신을 발견 충치로 보충 하여 그룹의 유체 astaxanthin (12.77 U/mL)로 보충 한 그룹보다 더 높은 것으로나 타 났 β-carotene (8. 7)이다. 80일 후, 그것이 발견 되었평균 총 항 산화 용량 값 (12.77 U/mL) 신체의 각 그룹의 충치 유체의 Apostichopus japonicus을 먹 astaxanthin보다 45.61% 높았의 평균 값 (8.77 U/mL) 각 그룹을 먹 β-carotene,의 항 산화 용량을 나타내는 astaxanthin β의 그것보다 높은-carotene다.

풍민레이 등 39)은 기초식이에 각각 31.50 mg/kg의 적색효모쌀 astaxanthin (P-AST)과 32.96 mg/kg의 합성효모쌀 astaxanthin (S-AST)을 첨가하여 무지개송어를 112일 동안 먹였다.S-AST와 P-AST 모두 무지개송어의 적근에서 항산화계 및 지질대사 관련 유전자의 기능을 조절할 수 있음을 발견하였다.무지개송어에 31.50 mg/kg P-AST와 32.96 mg/kg S-AST를 112일 동안 먹인 결과, S-AST와 P-AST 모두 무지개송어 적근에서 항산화계의 기능과 지질대사와 관련된 유전자의 발현을 조절할 수 있는 것으로 나타났다.

왕자옥신 등 [40]은 이성질성 및 분리성이 풍부한 사료에 astaxanthin Plus (10% astaxanthin 함유)를 첨가하여 astaxanthin의 농도가 다른 세 종류의 사료를 고안하여, Litopenaeus vannamei 새우에게 공급하였다.112일 후, 사료에 적정량의 아스타잔틴을 첨가하면 새우의 항산화 능력과 면역 기능을 향상시킬 수 있다는 연구 결과가 나왔다.식품보존면에서 한청유 [41]는 아스타잔틴이 과일과 식품의 보존에 사용될 수 있을 뿐만 아니라 과일의 유통기한을 연장하는 과학적 근거를 제공할 수 있음을 발견하였다.Li Nian et al. [42]은 60 및 90 mg/L의 shrimp-astaxanthin-carboxymethylchitosan 복합코팅이 Litopenaeus rossensis를 보존하는데 안전하고 효과적이며 가능한 방법임을 보여주었다.냉동중 Litopenaeus rossensis의 감각의 저하를 억제하고, 지질산화를 지연시키며, Litopenaeus rossensis의 유통기한을 3-4일 연장시킬 수 있다.

3.3 Anti-stress 효과

Jyonouchi 등 [43]은 astaxanthin이 체액성 면역반응에서 Th1 (T helper cell 1)과 Th2 (T helper cell 2)의 활성을 향상시키고, 또한 면역글로불린 IgA, IgM, IgG의 생성을 증가시켜 동물의 면역조절 활성이 높아진다는 것을 보여주었다.Zhang 등 (44)은 바나메이새우의 식이에 125-150 mg/kg의 아스타잔틴을 첨가하면 새우 체내의 항산화 능력과 저산소 스트레스에 대한 내성을 강화할 수 있다는 것을 발견하였다.Jiang 등 (45)은 어린 중국 승마게의 식이에 Haematococcus pluvialis 분말을 첨가하면 암모니아 스트레스시 어린 게의 사망률을 낮출 수 있다는 것을 발견하였다.Xie 등 [46]은 Haematococcus pluvialis의 첨가는 80일간의 영양 공급과 급성 저산소 스트레스 검사 (1.2 mg/L) 후 golden pomfret (Trachinotus ovatus)에서 염증 반응을 감소시켰다.Tizkar et al. [47]은 astaxanthin (50-150 mg/kg)이 포함된 식이를 70일 동안 먹인 결과, 일본산 연못 새우 (Macrobrachium nipponense) 가 저산소증, 암모니아 스트레스 및 감기 스트레스 등의 다양한 물리적, 화학적 스트레스를 견딜 수 있음을 보여주었다.

3.4 성장, 번식, 발전을 촉진한다

사료에 astaxanthin을 첨가하면 무지개송어의 성장과 생식능력을 대폭 향상시키고 어린 새우의 생존율, 어란의 부력 및 생존율을 증가시키며 연어란의 수정율, 생존율 및 성장율을 증가시킬 수 있다.진쟁유 등 [31]은 astaxanthin이 Litopenaeus vannamei의 체중 증가율을 상당히 높일 수 있음을 보였다.Li Chenlu [48]는 astaxanthin이 제브라피쉬 (Barchydanio rerio var.)에서 microcystin에 의한 산화적 스트레스 반응 및 산화적 손상에 대해 현저한 완화 효과가 있으며, astaxanthin 농도가 높을수록 체내 산화적 스트레스 개선에 효과가 있음을 보여주었다.왕자옥신 등은 사료에 적정량의 아스타잔틴을 첨가하면 난소 노른자 단백질 함량, 수정란 부화율, 유충 변이율, 아메보류 유충 및 copepod 유충의 수를 증가시켜 모종 새우의 생식능이 향상됨을 보였다.

astaxanthin의 안전 및 응용 전망 4

아스타잔틴은 일상 식품에서 많이 발견된다.새우 및게 식품에는 80-100 mg/kg의 astaxanthin, 야생 sockeye 연어는 30-58 mg/kg, 어류 평균 astaxanthin 농도는 약 40 mg/kg, 패류 평균 astaxanthin 농도는 약 10 mg/kg이다.최근 동물 및 인간에 대한 많은 독성학적 연구의 결과에서도 아스타잔틴이 안전하고 독성이 없다는 것이 밝혀졌다 [49-50].

아스타잔틴은 중요한 생리적 기능과 경제적 가치로 인해 양식, 식품 첨가물, 화장품 및 제약 제품에 큰 응용 잠재력을 가지고 있습니다.국내외 다양한 산업의 발전에 따라 아스타잔틴에 대한 수요는 지속적으로 증가할 것이다.현재 국제적으로 astaxanthin의 합성 및 추출은 일반적으로 합성 및 추출 방법이 복잡하고 산출량이 적으며 비용이 높은 단점이 있으며 대규모 상업 생산의 요구를 충족시킬 수 없습니다.현대 생명공학을 이용하여 고수율 astaxanthin 균주의 육종에 대한 연구를 수행하는 것은 광범위한 개발 및 응용 가능성이 있으며 주요 연구 계획에 포함될 필요가 있습니다.

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