Astaxanthin의 생산 방법은 무엇입니까?

Astaxanthin is a carotenoidwith high economic 그리고practical value. It has attracted much attention due to its various physiological functions. Astaxanthin has stronger antioxidant activity than vitamin E 그리고β-carotene [1], 그리고can effectively inhibit oxidative damage 그리고cancerous changes in cells [2]. It also has many other effects, such as anti-hypertension, prevention of cardiovascular disease, immune enhancement, and protection against ultraviolet radiation. In addition, astaxanthincan also be used as a food additive due to its antioxidant properties and other physiological and biochemical activities [3]. Therefore, the application of astaxanthin in the fields of medicine, food, feed, health products and cosmetics is increasing day by day.

본 글에서는 Phafia rhodozyma 가 생산하는 astaxanthin의 생합성 경로, 발효 배양 조건, 그리고 손상된 세포로부터 astaxanthin의 추출 및 정제 방법을 중심으로 astaxanthin의 구조적 특성, 원료 및 생산 방법을 기술하여 astaxanthin의 산업적 생산을 위한 이론적 기초를 제공하였다.

astaxanthin의 성질과 구조 1

아스타잔틴은 화학명이 3,3&인 불포화 테르펜 화합물이다#39;-dihydroxy-β, β '-carotene-4, 4'-디온과 분자식 C40H52O4[4].녹는점은 216 °C, 끓는점은 100 kPa[5]에서 774 °C이다.아스타잔틴은 소수성이며 상온에서 벤젠, 클로로포름, 아세톤, 디메틸설폭사이드 등의 유기용매에 쉽게 녹고 [6], 메탄올, 에탄올, 석유에테르 등의 극성이 높은 유기용매에 약간 녹는다.Astaxanthin은 빛, 산소, 온도 및 기타 요인에 민감하고 분해 반응을 일으키기 쉬워 생물학적 활성을 잃습니다.

자연 astaxanthin consists of a long carbon chain with four isoprene structures and a conjugated double bond, and a six-membered ring with α-hydroxy ketone groups at both ends. The molecular structure is similar to that of β-carotene. The two hydroxyl groups on the six-membered on the hexamer form the chiral center, which forms astaxanthin in three different configurations: levorotary (3S-3'S), dextrorotary (3R-3'R)과 racemic (3R-3' S)이다.

Haematococcus pluvialis는 1.5%~3.0% (3S-3'S) 건조 중량에 의해 astaxanthin, 주로 astaxanthin diester와 astaxanthin monoester [7]의 형태로 사용된다.1972년, 파프 H J[8]는 적색 파프 효모가 아스타잔틴을 합성하고 덱스트로테이토 (3R-3' R) astaxanthin.현재는 레드 페이프 효모만이 천연 아스타잔틴을 생성하는 것으로 알려져 있다 (3R-3'R)의 구성 (configuration) 이며, 이러한 아스타잔틴의 천연 구성 (natural configuration)은 인체 내에서 생체 이용성이 더 높다 [9].

astaxanthin의 천연 원료 및 생산 방법 2

2.1 천연자원

Astaxanthin is widely found in animals (such as aquatic animals and birds), plants, fungi, algae and bacteria. Wild salmon obtain astaxanthin 에서the food chain, but farmed salmon obtain the characteristic colour of their flesh from astaxanthin-containing feed [10]. The brilliant color of flamingo feathers is also due to the presence of astaxanthin. The content and state of astaxanthin in animals vary. For example, the astaxanthin in the muscles, internal organs and plasma of salmon is mainly in the free state, while the astaxanthin in the skin, scales and roe is mainly in the esterified form. No animal can synthesize astaxanthin from scratch, and it needs to be obtained from algae, yeast, and plants [11]. At present, astaxanthin is widely used, and consumer demand is constantly increasing. Relying solely on astaxanthin present in the food chain is insufficient to meet the needs of various industries. Existing astaxanthin 생산methods mainly include chemical synthesis, natural extraction, and biosynthesis.

2.2 생산방식

2.2.1 화학적 합성

The chemical synthesis method refers to the production of astaxanthin using multi-step chemical and biocatalytic reactions. According to the differences in the synthesis method, the chemical synthesis method is divided into the semi-synthesis method and the total synthesis method. The semi-synthesis method refers to the method of preparing astaxanthin using precursor substances (such as 루테인 and canthaxanthin) in the astaxanthin metabolic pathway as raw materials; the total synthesis method refers to the method of obtaining astaxanthin completely using chemical synthesis [12].

화학적으로 합성된 아스타잔틴은 생산비가 저렴하고, 수율이 높으며, 아스타잔틴 순도가 96% 이상 [13] 이라는 장점이 있다.그러나 화학적으로 합성된 아스타잔틴은 다양한 형질이 혼합되어 있고 부산물이 포함되어 있어 체내 흡수 및 이용률이 낮다 [14].안정성, 안전성, 항산화 활성은 자연 추출된 아스타잔틴 [15]에 비해 낮다.

자연추출법 2.2.2

천연 아스타잔틴은 대부분 해양 생물에서 발견된다.새우,게 등 아스타잔틴이 풍부한 가공 부산물을 분쇄하여 석회를 제거하고 유기용매를 사용하여 아스타잔틴을 추출하는 방법을 천연추출법이라고 한다.이 준비방법은 수산물의 폐부산물로 인한 환경오염을 줄이면서 양식업의 발전을 촉진할 수 있다.하지만 버려지는 새우와 게의 껍질은 회분과 키틴 함량이 높고 아스타잔틴 함량이 낮으면 추출 과정이 복잡해지기 때문에 [16] 추출 비용이 많이 드는 문제가 있다.

미생물 발효법 2.2.3

효모, 조류, 박테리아를 이용하여 아스타잔틴을 생산하는 방법을 미생물 발효법이라고 한다.주요 균주로는 단세포 녹조류 Haematococcus pluvialis, Chlorella aeruginosa [11], Rhodotorula rubra, Rhodotorula glutinosa [18], Paracoccus [19~20] 등이 있다.astaxanthin의 발효 기반 생산은 구조가 명확하고 부산물이 거의 없으며 환경 친화적입니다.그러나 생산율이 낮고 문화조건이 엄격하며 문화원가가 높은 등 요소의 제약을 받고 있다.저렴한 배양재료의 사용과 고품질, 고수익 균주의 선발 및 육종을 통한 산업적 생산이 가능하게 하는 것은 아스타잔틴의 미생물 발효기반 생산에 있어 핵심적인 요소이다.

astaxanthin 생성 미생물 3

3.1 아스타잔틴을 생성하는 조류

Many algae can produce astaxanthin, such as Haematococcus pluvialis, Chlamydomonas, Acetabularia, Euglena, etc. Haematococcus pluvialis is a freshwater single-cell green alga belonging to the Chlorophyta, Chlorophyceae, Haematococcus genus, and is the main astaxanthin-producing algae. The astaxanthin in Haematococcus pluvialis cells mainly exists as diesterified astaxanthin and monoesterified astaxanthin, with a small amount in the free state. However, Haematococcus pluvialis has a long growth time, strict culture conditions, requires light, has limited production sites, and astaxanthin is found in the thick-walled spores, which have a low extraction rate and poor continuity [21-23]. In 2010, the Ministry of Health approved Haematococcus pluvialis as a new source of food. Since then, a variety of health foods rich in Haematococcus pluvialis astaxanthin have been approved by the State Food and Drug Administration. These measures have had a positive impact on promoting the research and development of astaxanthin products and the rapid development of the industry [24].

클로렐라 피레노이도사는 천연 아스타잔틴을 생산하는 또 다른 녹조류다.Chlorella pyrenoidosa의 astaxanthin 함량은 Haematococcus pluvialis보다 낮지만,이 해조류는 재배에 특별한 장점이 있습니다.클로렐라 피레노이도사는 포도당을 유일한 탄소원으로 사용할 수 있는 호기성 종속영양생물이다.빨리 자라고 초고밀도 세포에 도달할 수 있으며 불리한 환경 조건에 덜 민감하고 실내 및 실외에서 재배하기 쉽습니다.

아스타잔틴을 생성하는 세균 3.2

Astaxanthin은 Brevibacterium, Corynebacterium, Mycobacterium lacticola 등의 다양한 세균에서 발견된다.대부분의 세균의 아스타잔틴 함량은 조류나 로도토룰라 글루티니스 (Rhodotorula glutinis)보다 훨씬 낮지만 [25~27], 세균에서 아스타잔틴 생성이 낮은 문제는 아스타잔틴 합성 관련 유전자를 세균에 도입함으로써 개선될 수 있다.특히 그람음성균 [28]은 세포벽이 얇고 쉽게 깨져 색소를 쉽게 추출할 수 있으며 [11] 대규모 고밀도 발효 배양에 적합하다.세균 발효에 의한 astaxanthin의 생산은 천연 astaxanthin의 생산 비용을 크게 줄일 수 있으며 향후 astaxanthin의 산업 생산에 매우 중요하다.

아스타잔틴의 효모 생산 3.3

효모 발효에 의한 아스타잔틴 생산에 사용되는 주요 균주로는 Rhodotorula glutinis, Rhodotorula rubra[29], Rhodotorula benthica[30-31], Rhodotrula glutinis 등이 있다.

홍섬유효모는 균류계의 유일한 종이며 균류의 문, 불완전균류의 아문, 크립토코쿠스과, 홍섬유효모속이다.무성생식시 싹을 틔워 번식하며 호기성 호흡과 혐기성 호흡으로 대사를 한다.현재 국내외에서 아스타잔틴을 생산하기 위한 미생물 발효에 흔히 사용되는 균이다 [32-34].로도토룰라 파파의 야생 변종의 아스타잔틴 함량은 건전지 질량의 0.05% 이고 일부 돌연변이 변종은 1.0%에 달해 전체 카로티노이드 함량의 약 80%를 차지한다.적색 효모 발효는 아스타잔틴 생산에 다음과 같은 장점이 있다:다양한 탄소 및 질소원을 이용하여 아스타잔틴을 생산할 수 있으며, 세포가 성장 및 증식속도가 빨라 고밀도 재배가 가능하다;생산 주기가 짧고 비용이 저렴합니다;세포벽은 쉽게 깨지고, 생성된 아스타잔틴은 덱스트로스트로틱 구성 (3R-3'R) and is in a free state, which is easily absorbed by the human body. After extraction, the yeast cell body can be directly used as a feed additive [4, 35].

효모에 의한 astaxanthin의 생합성 4

많은 연구들이 있 다는 것을 보여주 mevalonate (영국 측), isopentenyl pyrophosphate (IPP), farnesyl pyrophosphate (FPP), dimethylallylpy-rophosphate, geranyl-geranyl pyrophosphate (GGPP), octahydro-리코 펜, tetrahydro-lycopene, β-carotene, 등은 astaxanthin의 biosynthesis 경로이다.에서 중요 한 intermediates의 생합성 경로 astaxanthin 효모 균은 두 단계로 나뉘어 져 있다:첫번 째 단계는 β의 합성-carotene;두 번 째 단계는의 생산에서 astaxanthin β-carotene 산화와을 통해 hydroxylation [36].

효모의 카로티노이드는 포도당으로부터 시작하여 해당과정을 거쳐 메티오닌 경로에서 유래한다 (embden-meyerhof pathway, EMP) to produce pyruvate, and then oxidized and decarboxylated to obtain acetyl coenzyme A (Acetyl-CoA), and three three molecules of Acetyl-CoA condense to form MVA, which is then converted by phosphorylation and decarboxylation into isopentenyl pyrophosphate (C5). IPP is the synthetic precursor of all isopentenyl compounds (such as astaxanthin, carotene and ergosterol). IPP is condensed to form GGPP (C20), and two molecules of GGPP undergo dimerization to form the colorless octahydro-tomato red pigment, which is considered to be the first specific step in carotenoid synthesis. This is followed by a multi-step dehydrogenation and a one-step cyclization to synthesize β-carotene [37]. Finally, astaxanthin is produced from β-carotene through a two-step enzymatic reaction, in which ketolase catalyzes the introduction of two ketone groups at the 4 position and hydroxylase catalyzes the introduction of two hydroxyl groups at the 3 position of the β-carotene molecule.

효모 발효과정의 조절 및 최적화 5

아스타탄틴을 생성하는 효모는 대사능력이 높고 단당류 [38], 이당류와 다당류, 유기산, 알코올 등을 활용할 수 있다.또한 암모늄, 질산염, 요소 또는 아미노산과 같은 간단한 질소원과 효모 추출물, 쇠고기 추출물, 맥아 추출물 또는 펩톤 같은 복잡한 혼합물을 신속하게 활용할 수 있습니다.또한 산업 폐기물을 활용할 수 있어, 설탕 생산 공정에서 나오는 폐기물, 젖은 옥수수 밀링 공정 [39]이나 목재의 효소 가수분해 용액 [40]과 같은 생산 비용을 효과적으로 줄일 수 있다.STOKLOSA R J 등 [41]은 Pichia pastoris를 첨가한 2 L 발효기에 sweet sorghum bagasse (SSB)를 사용하여 65.4 mg/L astaxanthin을 제조하였으며, 이는 전체 astaxanthin 중 2.49 mg/g을 차지하였다.그러나 저가형 매체에는 알려지지 않은 카로틴 생성 억제제가 포함되어 있어 [42] 생산 공정에 적합하지 않을 수 있다.

상기 실험을 바탕으로 한 SSB 가수분해물 존재 하에서 astaxanthin을 발효시키면 대신 astaxanthin의 함량이 53.3 mg/L로 감소하였는데, 이는 SSB의 페놀성 화합물의 저해 효과 때문인 것으로 보인다 [27, 41].대부분의 경우 배양액에 필요한 영양소가 보충되어야 하며, 카로틴 생성의 유도물질이나 전구물질도 포함될 수 있다 [43].신선한 토마토 주스 [44]와 당근 주스 [45]를 첨가하는 등 일부 재료를 첨가하면 아스타잔틴의 생산을 늘릴 수 있다.

영양소 (탄소원, 질소원, 금속이온, 비타민 등)와 물리적 요인 (온도, pH, 산소공급 등)은 세포의 성장과 아스타잔틴 생성에 영향을 줄 수 있다.문헌에 사용된 균주 또는 astaxanthin의 고생산성 돌연변이 균주에 따라 배양액의 조성 및 발효 공정 조건이 다르게 나타났으며 (표 1 참조), 동시에 돌연변이 균주는 무작위로 삽입된 유전자 단편을 포함하고 있으며, 삽입된 유전자의 양이나 위치 및 정확한 기능적 특성은 대부분의 경우 아직 알려져 있지 않아 문헌간의 비교 가능성에 영향을 미칠 수 있다.영양소와 배양방법이 세포성장과 astaxanthin 생성에 미치는 영향은 다음과 같이 요약할 수 있다.

적색효모는 생장온도 범위가 0-27 °C인 중질효모이다.사용된 돌연변이 균주에 따라, 아스타잔틴 생성과 효모 세포 성장의 최적 온도는 보통 18에서 22 °C 사이이다.아스타잔틴 합성과 효모 세포 성장의 최적 pH는 보통 5에서 6 사이이다.효모 세포 성장을 위한 최적 온도나 pH는 일반적으로 아스타잔틴 합성과 축적을 위한 최적 온도나 pH 와는 다르다.따라서 발효 중에 pH나 온도를 변화시키면 발효과정 중에 아스타잔틴 생성을 증가시킬 수 있다.돌연변이균과 야생균주 모두 배양온도와 배양액의 pH는 세포의 아스타잔틴 함량과 카로티노이드 조성에 강한 영향을 미친다 [52-53].

산소는 astaxanthin 생합성에 핵심적인 역할을 하며, 축적된 astaxanthin의 양은 산소 전달 속도와 관련이 있다.산소 공급 부족으로이 어진 β의 축적의 효율성을 줄이고-carotene β-carotene astaxanthin 산화하다.그러므로 충분한 산소는 아스타잔틴의 축적에 도움을 줄 수 있다 [54].10%~20%의 공기포도에서 중요한 용존산소 농도가 있으며, 그 이하로 용존산소 농도가 세포의 성장과 카로티노이드 형성을 억제한다.

그러나 과도한 산소 함유량은 효모 세포의 성장을 저해한다.따라서 적섬유효모세포에 적정량의 산소를 공급하면 astaxanthin 합성을 향상시키는데 도움을 줄 수 있다.따라서 발효설비의 속도를 조절하기 위해서는 다양한 균주를 배양할 때 세균의 산소소비량을 파악할 필요가 있다.또한 속도를 조절하고 공기 유량을 변화시켜 산소 공급을 증가시킬 뿐만 아니라, oleic acid, n-dodecane, 대두유, Tween-80, ethyl acetate와 같은 산소 전달체로서 높은 산소 용해도를 갖는 생체적합성 유기용매를 배양액에 첨가하는 것도 세포의 산소 전달률을 향상시킬 수 있다.

During the exponential growth phase, high sugar concentrations inhibit the two processes of lycopene synthesis β-carotene and β-carotene synthesis astaxanthin. Therefore, high carbon source concentrations should not be used [54]. However, in the later stages of cell growth, high carbon source concentrations can promote the accumulation of carotenoids [55]. Therefore, the antagonistic effect of high sugar concentrations can be eliminated by using a batch feeding process, while achieving high biomass and high intracellular astaxanthin concentrations.

공업에서는 로도토룰라 글루티니스의 발효 과정을 세포 성장 단계와 성숙 단계의 두 단계로 나눈다.낮은 C/N 비 (질소원 농도에 대한 탄소원의 비율)를 제공함으로써 세포는 초기에는 빠른 성장을 보이고, 높은 세포 농도에 접근할수록 성장 속도가 점차 느려진다.이 단계 동안 세포의 성장 속도는 아스타잔틴의 형성 속도보다 높아진다.세포가 안정 성장기에 가까워지면 높은 탄소 대 질소 비율로 전환되며 아스타잔틴 합성 속도가 세포 성장 속도보다 높아진다.동일한 발효시간 내에 박테리아 발효 단계별로 탄소원 농도와 탄소 대 질소 비율을 조절함으로써 높은 세포 수율과 높은 아스타잔틴 수율을 동시에 얻을 수 있다.

사용된 (돌연변이) 균주 및 매질은 최대 공정 생산성을 달성하기 위한 공급 제어를 결정하며 여러 가지 방법으로 설정할 수 있습니다.예를 들어 Monod index에 기초한 feeding, pH-stat control [40], DO-stat culture control 또는 탄소원의 농도를 결정한 후 pulsed feeding 등이 있으며 (표 1 참조), fed-batch process의 대안으로 반연속 및 연속식 공정을 고려할 수 있다.표 1의 자료를 평가해보면 맥박공급과 fed-batch feeding이 더 나은 feeding 방법인 것 같습니다.성숙 단계에서 아스타잔틴을 증가시키는 또 다른 방법은 초기 대사 탄소원이 고갈된 후 글리세롤이나 아세트산과 같은 천천히 대사된 탄소원을 첨가하는 것이다.

다른 원천으로부터 astaxanthin에 대한 6가지 정화 방법

아스타잔틴의 세포벽을 깨는 방법 6.1

아스타잔틴은 세포 내 생성물로 일반적으로 효모세포에서 추출되기 전에 세포벽 파괴, 추출, 정제 등의 단계를 거쳐야 한다.일반적으로 사용되는 세포벽 파괴 방법에는 기계적 방법, 화학적 방법 [56], 효소적 방법, 열처리 방법 [57] 등이 있다.

기계적인 방법은 기계설비를 이용하여 세포벽을 찢고 세포내부의 삼투압을 통해 내용물을 내보낸다.주요 방법으로는 초음파 파쇄, 비드 밀링, 분무 충격 파쇄, 고압 균질화 등이 있다.기계적인 방법은 조작이 용이하기 때문에 널리 사용되고 있지만, 어떤 곳에서는 쉽게 용액 온도를 상승시켜 아스타잔틴 손실을 초래할 수 있다.

화학적 방법에는 주로 디메틸술폭사이드법, 산-염기 가열법, 유기용매 침투법 등이 있다.알칼리 추출법과 산 가수분해법은 벽을 깨기 위해 많은 양의 알칼리와 유기산을 소비해야 하는데, 이로 인해 하수배출량이 증가하여 환경오염을 유발한다.또한, 강한 산과 염기는 아스타잔틴을 손상시킬 수 있습니다.5.55 mol/L의 젖산 농도와 30 ℃의 파쇄 온도를 벽파괴 및 추출에 사용하면 아스타잔틴의 손상을 줄일 수 있다.노 최종 추출 된 astaxanthin 및 총 드 내용을 1이었294.7 μ g/g 및 1 516.0 μ g/g, 각각, 그리고 astaxanthin 총 [56] 추출의 85.4%를 차지 했다.

β-glucanase and snail enzymes can hydrolyze the cell wall skeleton component β-glucan, which can break the cell wall more effectively than other methods and avoid the loss of astaxanthin due to leakage from the cell. Enzyme treatment has mild conditions, low equipment requirements, and the treatment process causes less environmental pollution. The extracted astaxanthin is also more stable than that obtained by other methods.

At present, a variety of modern extraction methods have been developed for extracting active ingredients, such as pulsed electric field (PEF) [58], high-pressure microfluidisation (HPMF), ionic 액체(ionic liquids, ILs) [59] and other emerging technologies. The application of PEF may cause lethal damage to cells or induce sublethal stress through transient permeabilization of cell membranes and electrophoretic movement of charged substances between cell compartments. Some scholars have studied the use of PEF to extract different valuable compounds from microalgae.

HPMF는 고속 충격, 강력한 쉐어링, 과도 압력 강하, 고주파 진동, 캐비테이션 및 초고압 (최대 200 MPa) 에멀젼, 거대 분자 변형 및 생체 활성 성분 추출을 위한 신흥 기술입니다.HPMF는 기존의 고압 균질화에 비해 밸브와 챔버 설계가 다르고 작동 압력은 더 높다.ILs는 느슨하게 결합된 케이션과 음이온으로 구성되며 무시할 수 있는 증기압, 낮은 용융 온도, 우수한 열 및 화학적 안정성이 특징입니다.

In addition, they have a high capacity for dissolving cellulose, and mixtures 이온의liquids have a low effect on the lipid extraction of chlorella. Therefore, ILs are a novel cell disruption technique that can be used to recover lipids and proteins from chlorella. The efficiency of cell wall disruption for the extraction of astaxanthin from Haematococcus pluvialis was compared using various techniques such as PEF, ultrasound (US), HPMF, HCl and ILs. The results showed that ILs, HCl and HPMF treatments were the most effective in cell disruption, with an astaxanthin extraction rate of over 80%, while PEF and US were less effective in cell wall disruption [60]. Compared with traditional cell disruption techniques, emerging cell disruption techniques such as PEF, HPMF and ILs have less impact on astaxanthin. They also use less solvent, are time-saving, energy-saving and environmentally-friendly.

아스타잔틴 추출법 6.2

아스타잔틴은 유기용매에는 녹지만 물에는 녹지 않는 지용성 물질이다.아세톤, 에탄올, 메탄올, 석유에테르 등의 극성 유기용매를 이용하여 추출할 수 있다.남극 크릴의 총 카로티노이드 추출율에 다른 용매가 미치는 영향을 조사한 결과, 총 카로티노이드 추출율은 73.3% [61]로 무수에탄올이 가장 좋은 추출효과를 보였다.그러나 astaxanthin은 유기용매에 용해되지만 용해도가 낮기 때문에 단일 용매 추출의 효과는 제한적이다.황개천 등 (62)은 에틸아세테이트와 에탄올을 2:1로 혼합한 혼합액을 추출액으로 사용하였으며, 산 가열에 의해 추출된 아스타잔틴 함량은 단일용액보다 월등히 높았다.

astaxanthin의 정제 및 검출 방법 6.3

astaxanthin 정제에 관해서는 thin layer chromatography (TLC)와 column chromatography 가 주로 사용된다.박층 크로마토그래피 (Thin layer chromatography)를 이용하여 간단히 조추출물의 조성을 확인할 수 있다.그러나이 방법은 해상도가 낮고, 재현성이 떨어지며, 외부 요인에 쉽게 영향을 받고, 작업자에게 높은 요구 사항을 부여하며, 정화 후 실험 작업에는 도움이 되지 않는다.다른 정제 방법과 비교하여 칼럼크로마토그래피는 고정상과 이동상을 대체하기에 저렴하고 편리하기 때문에 가장 일반적으로 사용되는 방법이다.서로 다른 고정상과 이동상의 조합으로 비교적 간단한 시료의 분리와 정화가 가능하며, 다양한 응용이 가능하다.

박층 크로마토그래피와 컬럼 크로마토그래피는 예비 정제에 적합하다.이후 정제는 고성능 액체 크로마토그래피 (HPLC)를 사용하여 수행할 수 있으며 98% 이상의 정제 효과를 얻을 수 있지만 준비 비용이 비싸다.HPLC는 고순도 astaxanthin을 얻을 수있을뿐만 아니라 적합한 이동상과 C18 또는 C30 고성능 액체 크로마토그래피 컬럼을 사용하여 astaxanthin 함량을 정확하게 결정할 수있다.실험에서는 아스타잔틴의 생성량을 빠르게 알아내기 위해 UV-Vis 분광광도법을 사용하는 경우가 많다.

결론 및 전망 7

Astaxanthin has broad development potential and is of great value and has room for development in medicine, cosmetics, health products, feed additives, and other fields. Both the natural astaxanthin and the chemically synthesized astaxanthin preparation processes have certain disadvantages. In the future, research on the microbial synthesis of astaxanthin will focus on developing high-yielding strains with stable genetic traits, using low-cost culture materials, exploring simple production processes, and using advanced, rapid and precise extraction and purification techniques to reduce production costs and improve astaxanthin yield and purity.

참조:

[1] 샤 M M, 리앙 Y, 청 J J, 외.astaxanthin 생성 녹색 microalga Haematococcus pluvialis:From 단일 셀에서 고부가가치 상용 제품 [J.전선식물 Sci, 2016, 7:531.

[2] 파라오네 1세, 시니스갈리 C, 오스투니 A 외.아스타잔틴 항암 ef-fects는 여러 분자 기전을 통해 매개된다:체계적 재인용 견해 [J].Pharmacol Res, 2020, 155:104689.

[3] 파크리 S, 아바사데 F, 다르가히 L 등.Astaxanthin:A meca-nistic review on its biological activities and health benefits [J] (영어).Pharmacol Res, 2018, 136:1-20.

[4] 케이준, 너지놈.발효에 의한 astaxanthin의 생산에 관한 연구 (Research progress in the production of astaxanthin by fermentation [J.식품과학, 2015, 36 (23):358-366.

장샤오나, 후바오디, 페이링펭 등 (5)기능성 인자 astaxanthin [J]의 연구 개요.중국식품첨가물, 2017 (8):208-214.

[6] 저우핑핑.Saccharomyces cerevisiae의 astaxanthin 생합성 및 대사조절에 관한 연구 [D].항저우:저장대학, 2018.

[7]리 X, 왕 X Q, 두안 C L 등.microalga Haematococcus pluvialis의 Biotechnological production of astax-anthin from the microalga Haematococcus pluvialis[J].Biotechnol Adv, 2020, 43:107602.

[8] PHAFF H J. A comparative study of the hyoast florae associated with trees of the Japanese Islands and on the West Coast of North America[J]. 「 일본열도 」.발효 Technol Today, 1972:759-774.

[9] RAMIREZ J, NUNEZ M L, VALDIVIA R.은 Yucca fillifera[J]의 date juice에서 재배된 Phafia rhodozyma 돌연변이에 의해 astaxanthin 생성을 증가시켰다.J Ind Microbiol Biot, 2000, 24(3):187-190.

[10] 에드워즈 JA, 벨리온 P, 베일스타인 P 외.astaxanthin을 이용한 유전독성 및 쥐 발암성 조사 고찰 (J.Regul Toxicol Pharm, 2016, 75:5-19.

[11] 팡엔, 왕 C, 류 X 외.아스타잔틴의 De novo 합성:생물에서 유전자로 [J].trend Food Sci Tech, 2019, 92:162-171.

[12] 시안 치지, 임진동, 저우잉팡 외.천연 루테인으로부터 전환된 아스타잔틴의 열이성질화에 관한 연구 (J.중국식품첨가물, 2019, 30(3):87-93.

[13] 왕 듀오렌.아스타잔틴 (astaxanthin [J])의 개발 및 응용 과정.장시 식품 산업, 2011(3):38-41.

[14] ERNST H. 최근 산업용 카로티노이드 합성의 발전 [J].순수 Appl Chem, 2013, 74(11):1369-1382.

[15] Cui H. Biological functions of astaxanthin and its application in animal production (J.사료연구, 2019, 42(9):112-115.

[16] BON JA, LEATHERS T D, JAYASWAL R K. Isolation of astaxanthin-overproducing mutants of Phafia rhodozyma[J]의 분리.Biotechnol Lett, 1997, 19(2):109-112.

[17] ZHUANG Y, JIANG G L, ZHU M J. 대기 및 상온 플라즈마 돌연변이 발생 and  astaxanthin  production  from  사탕수수 Phafia rhodozyma mutant Y1[J]에 의한 배지 가수분해.Process Biochem, 2020, 91:330-338.

[18] 레이튼 A, 플로레스 L, 마키 아르벨라 P 외.Macrocystis pyrifera 영양소의 공급원 생산을 위해 by 카로티노이드의 해양효모 Rhodotorulamucilaginosa[J.J Appl 마이크로바이올, 2019, 127(4):1069-1079.

[19] 아스커 D, 아와드 T S, 베푸 T 등.astaxanthin의 정제 및 식별 and  그것의 소설 radio-tolerant에서 생산한 파생형  Sphin-고모나스 astaxanthinifaciens[J].방법 Mol Biol, 2018, 1852:171-192.

[20] HENKE N A, HEIDER S A E, PETERS W P 등이 있다.Corynebacterium glutamicum에 의한 ma-rine carotenoid astaxanthin의 생산 (Production ofthe ma-rine carotenoid astaxanthin by metabolically engineered Corynebacterium glutamicum[J])Mar Drug, 2016, 14(7):124.

[21] IP P F, WONG K H, FENG C. mixotrophic 배양에서 녹색 microalga chlorelaxzofingiensis에 의한 astaxanthin의 생산을 증진시켰다.Process Biochem, 2003, 39(11):1761-1766.

[22] 카츠다 T, 시라이시 H, 이시즈 N 등.청색발광다이오드에서 나오는 번쩍이는 빛의 광도와 주파수가 Haematococcus pluvialis에 의한 astaxan-thin 생성에 미치는 영향.J Biosci Bioeng, 2008, 105(3):216-220.

[23] KIM Z H, KIM S H, LEE H S 등.헤마토코쿠스 플루비알리스 (Haematococcus pluvialis[J])를 사용하여 빛을 반짝임으로써 아스타잔틴의 생성을 향상시켰다.Enzyme Microb Tech, 2006, 39(3):414-419.

[24] 펭이, 렌 X, 첸 L 외.astaxanthin의 제조기술과 astaxanthin의 안정성에 미치는 영향에 대한 연구 진행.중국 오일과 지방, 2019, 44(4):115-121.

[25] JEEVANANTHAM G, VINOTH M, HUSSAIN J M 외.해양 cyanobacteria 5 종의 Biochemical characteristic of five marine cyanobacteria species for their biotechnolog-ical applications[J].J Pharmacognosy Phytochem, 2019, 8(2):635-640.

[26] KHOO K S, LEE S Y, OOI C W 등.최근 Haematococcus pluvialis[J] 로부터 astaxanthin의 biorefinery에 대한 발전., Bioresource Technol, 2019, 288:121606.

[27] STOKLOSA R J, JOHNSTON D B, NGHIEM N P. Phafia rhodozyma cultivation on structural and non-structural sugar from sweet sorghum for astaxanthin generation (J.Process Biochem, 2019, 83:9-17.

[28] 주 Y. Rhodotorula glutinis [D]에 의한 astaxanthin 발효과정에 대한 연구.우한 (武漢) 대학교 대학원, 2007.

[29] Luo X Z, Lin Y Y, Chen Y J 등.Rhodotorula glutinis RG-31 [J]에 의한 astaxanthin 생산을 위한 발효조건 최적화.푸젠 농업 과학 기술, 2019 (9):16-21.

[30] 왕푸충, 장아이칭, 류시펑 외.아스타잔틴 (J.현대식품, 2018 (20):149-150, 162.

[31] 자오디.해양적색 효모 배양조건 최적화 및 astaxanthin 생산량 향상에 관한 연구 [D.대련:대련공업대학, 2015.

[32] ANARJAN N, TAN C P. astaxanthin nanodispersions를 생산하기위한 세 가지 성분 안정제 시스템을 개발 [J].식품하이드로콜로이드, 2013, 30(1):437-447.

[33] WANG J, HAN D, SOMMERFELD M R 등.야외 광생물반응기에서 초기 바이오매스 밀도가 Haematococcus pluvialis의 성장과 astaxanthin 생성에 미치는 영향 (J.J Appl Phycol, 2013, 25(1):253-260.

[34] 위안 C, 진 Z Y, 수 X M 등이 있다.복잡 한 astaxanthin의 포함 hydroxypropyl-β-cyclodextrin:자외선, FTIR, 상반기 NMR 및 분자 모델-ing [J] 연구 한다.Carbohyd Polym, 2012, 89(2):492-496.

[35] 펑샤오란.astaxanthin [J]의 생리기능, 생산 및 응용에 관한 연구.현대축산업, 2005 (11):50-52.

[36] 수 카이롱.아스타잔틴 생성을 증가시키기 위한 방안 연구 [D.Tai' 안:산동농업대학, 2013.

[37] Chi S. Pichia pastoris에 의한 astaxanthin 합성 개선 전략 및 대사 조절 특성 분석 [D].베이징:중국농업대학, 2016.

[38] Xiao A, Yu G, Cai H 등.Pichia pastoris fermentation의 pH 조절 전략과 astaxanthin 합성에 미치는 영향 (J.한국식품과학회지 2015, 15(1):66-72.

[39] Zhu Xiaoli, Liang Shizhong, Deng Maocheng, et al. controlled fed-batch cultivation of Rhodotorula glutinis for astaxanthin (J.식품연구개발, 2011, 32(4):160-164.

[40] VAZQUEZ M, MARTIN A M. Optimization of Phafia rhodozymacontin-미약한 배양을 통한 반응 표면 방법론 [J].Biotechnol 바이오엥, 2015, 57(3):314-320.

[41] STOKLOSA R J, JOHNSTON D B, NGHIEM N P. Utilization of sweet sorghum juice for the production of astaxanthin as a biorefinery co-product by Phafia rhodozyma (J.ACS Sust Chem Eng, 2018, 6(3):3124-3134.

[42] OKAGBUE R N, LEWIS M J. 적색 효모 Phafia rhodozyma[J]의 전파를 위한 기질로 알팔파 잔류 즙을 이용하였다.Appl Microbiol Biot, 1984, 20(1):33-39.

[43] 칼로 P, 미겔 T, 벨라스케스 J B 외.메발론산은 트랜스 아스타잔틴을 증가시킨다 and  carotenoid  Phafia rhodozyma [J]의 생합성.Biotech Lett, 1995, 17(6):575-578.

[44] 주샤오리, 량시중.50 L 및 500 L 반응기에서 astaxanthin 생성을 위한 적색효모의 배양에 관한 연구 (J.현대식품, 2016 (13):106-110.

[45] 후상동, 판링옌, 예마오 등.astaxanthin을 많이 생산하는 Rhodotorula 균주의 선발 및 발효 매개변수의 최적화 (J.식품산업과학기술, 2016, 37 (5):142-147.

[46] 송 차오.아스타잔틴 생합성에서 대사 네트워크의 응용 [D].대련:대련공업대학, 2010.

[47] Zhu Xiaoli, et al. pH-stat는 astaxanthin 생산을 위해 Rhodotorula glutinis의 fed-batch 재배법을 통제하였다 [J].식품연구개발, 2011, 32(4):160-164.

[48] 전진.astaxanthin-producing Saccharomyces cerevisiae의 단일염기 돌연변이 진화와 게놈 재배열 [D].천진:천진대학, 2018.

[49] 장싱롱, 홍청린, 채희농 외.Pichia pastoris 두 균주에 의한 astaxanthin 생성에 미치는 feeding process의 효과 (Effect of feeding process on astaxanthin production by two strain of Pichia pastoris [J.Chinese Journal of Microbiology, 2013, 40(11):1996-2004.

[50] 푸솽, 셴닝옌, 니후이 등.Pichia pastoris 발효에 의한 astaxanthin 생성 촉진에 미치는 에탄올 공급의 효과 [J.지메이대학 (자연과학편), 2017, 22(4):20-27.

[51] 류 Z Q, 장 J F, 정 Y G 등.저에너지 이온빔 이식에 의한 새로 분리한 Phafia rhodozyma mutant에 의한 astaxanthin 생성 개선 (Improvement of astaxanthin production by a newly isolated Phafia rhodozyma mutant with low energy ion beam implant [J.J Appl Microbiol, 2008, 104(3):861-872.

[52] RAMIIREZ J, GUTIERREZ H, GSCHAEDLER A. Optimization of astaxan-thin production by Phafia rhodozyma through factorial design and response surface method [J]. 「 아스타산-박형산법 」.J Biotechnol, 2001, 88(3):259-268.

[53] FRENGOVA G I, BESHKOVA D M. Carotenoids from Rhodotorula and Phafia:yeasts of biotechnological importance[J].J Ind Microbiol Biot, 2009, 36(2):163-180.

[54] 미오 L, 치 S, 우름 외.규제완화의 phytoene-β-carotene syn-thase 결과에 derepression의 높은 혈당 con-centration에서 astaxanthin 합성 Phafia rhodozymaastaxanthin-overproducing 변종 MK19다 [J다]BMC 마이크로바이올, 2019, 19(1):133.

[55] MEYER P S, PREEZ J C. Astaxanthin production by a Phafia rhodozyma mutant on grape juice[J.World J Microb Biot, 1994, 10(2):178-183.

[56] NI ㅏ, CHEN Q ㅏ, HE G Q 등.Phafia rhodozyma 로부터 as-taxanthin의 산성추출 최적화 (Optimization of acidic extract of as-taxanthin from Phafia rhodozyma[J])J 절강 U Sci B, 2008, 9(1):51-59.

[57] 텐창잉, 장리, 진송.아스타잔틴의 생리적 기능, 생물학적 안전성 및 응용 가능성.후베이 농업 과학, 2006 (6):827-829.

[58] 마르티네스 J M, 쇼트로프 F, 하스 K 외.건조된 로도토룰라 글루티니스 효모로부터 후속 카로티oid ex의 견인 개선을 위한 펄스 전기장 기술 평가 (Evaluation of pulsed electric fields technology for the improvement of subsequent carotenoid ex-traction from dried Rhodotorula glutinis)음식 화학, 2020, 323:126824.

[59] 가오 J, 팡 C L,린 Y Z 외.astaxanthin us의 향상된 추출-ing 수용액을 이상성 시스템 로 구성 되어 of ionic  liquids  and  칼륨 인산염다 [J다]푸드켐, 2020, 309:125672.

[60] 류 Z W, 젠 X A, 청 J H 외.Haematococcus pluvialis에서 astaxanthin 추출에서 세포벽 붕괴를 위한 새로운 기법의 효율성 및 비교 (The efficiency and comparison of novel techniques for cell wall disruption in astaxanthin extract from Haematococcus pluvialis[J])Int J 식품 Sci Technol, 2018, 53(9):2212-2219.

[61] 송, 수메이.남극의 크릴 껍질 [D]에서 아스타잔틴의 추출, 분리 및 정제.우시:장난대학교, 2013.

[62] Huang Kaishen, Liao Zhiying, Xu Chunhou 외.효모 Schizochytrium sp. J. 로부터 astaxanthin의 추출 및 분리 및 정제 최적화 (Optimization of the extract and separation and purification of astaxanthin from the 효모 Schizochytrium sp. J. J. Natural Product Research and Development, 2018, 30 (11):1858-1862, 1877.