동물성 먹이에 Astaxanthin의 용도와 이점은 무엇입니까?

Astaxanthin is a carotenoid extracted mainly from aquatic animals. It has various physiological functions and is therefore a research hotspot in the animal husbandry industry. Due to its extremely strong antioxidant activity, which is more than 10 times that 의other carotenoids and more than 550 times that of vitamins, astaxanthinis also known as the “super vitamin”. Astaxanthin can effectively inhibit oxidative damage and cancerous changes in cells, as well as prevent ultraviolet radiation, enhance the body's 저항, 및 저항 심혈관 및 뇌혈관 질환.의료, 사료 농업 [1]과 같은 산업에서 점점 더 중요한 역할을하고 있다.본 논문은 astaxanthin의 물리 · 화학적 특성, 구조적 특성, 생산원, 축산업에의 적용 및 안전성 등을 고찰하여, astaxanthin의 China&의 적용을 위한 이론적 자료 제공을 목적으로 한다#39;의 축산업.

astaxanthin의 물리화학적 특성 및 구조적 특성 1

물리화학적 성질 1.1

새우 황색 단백질 또는 새우 황색 물질로도 알려진 아스타잔틴은 독일의 화학자 리차드 쿤이 바닷가재에서 처음 추출한 일종의 자갈색 적색 결정 물질이다.그래서 아스타잔틴 (astaxanthin) 이라고 부른다.이후 아스타잔틴은 새우의 붉은 색소와 밀접한 관련이 있는 카로티노이드로 판명되었다.베타카로틴, 루테인, 칸타잔틴, 리코펜 등은 모두 카로티노이드의 합성 중간체이며, 아스타잔틴은 카로티노이드 중 합성 수준이 가장 높은 제품이다.또한 현재 자연에서 인간이 발견한 가장 강력한 항산화 활성을 가진 물질로, 기존의 항산화 물질을 훨씬 능가하는 항산화 특성을 가지고 있다.아스타잔틴의 화학명은 3,3&이다#39;-dihydroxy-4, 4'-dione-beta, beta'-카로틴, 분자식 C40H52O4와 상대 분자 질량 596.84, 녹는점 215~216℃, 끓는점 774℃, 붉은 고체 분말, 지용성, 물에 녹지 않습니다.

1.2 구조적 특성

astaxanthin의 분자구조는 그림 1에 나타나 있다.의 중간으로 구성 된 구조는 4 isoprene 단위로 이루 어진 근육조직은 이중 본드,과 끝을 구조물은 α로 이루어 져-hydroxy-perillene hexaheterocycles다.대표적으로 C-3와 C-3& 가 있다#39;끝고리 구조 중 두 개의 키랄 중심이 있다.중간구조의 결합이중결합은 활성산소의 쌍이 없는 전자를 끌어당기거나 활성산소에 전자를 제공하여 활성산소를 제거하고 항산화역할을 한다.공액 이중 결합 사슬인 불포화 케톤 그룹과 하이드 록실 그룹의 특별한 구조로 인해 아스타잔틴은 빛, 열 및 산소와 분해 반응을 일으켜 아스타잔틴을 형성하기 쉽다.

아스타잔틴은 각각의 키랄 중심에 대해 두 개의 결합을 가지며, 각각의 키랄 탄소 원자는 R 또는 S.의 형태로 존재할 수 있으므로, 아스타잔틴은 세 개의 이성질체:(3S, 3'S), (3R, 3' R)과 (3R, 3'S) 총 3개의 이성질체가 있으며, 그 중 (3S, 3'S)와 (3R, 3'R) are enantiomers. Astaxanthin exists in trans and cis structures due to the different ways in which the carbon-carbon double bond groups are linked. 자연 astaxanthin is almost entirely trans, and both are chemically synthesized. Among them, the natural trans-form of astaxanthin has higher biological activity, while the cis-form of astaxanthin has extremely low biological activity. Animals have weak absorption of cis-form astaxanthin. Therefore, the trans-form of astaxanthin is generally selected in the animal husbandry industry [2].

astaxanthin의 생산 방법 2

20세기 초, 천연 아스타잔틴은 주로 천연 정화 방법을 사용하여 새우,게 등 생물에서 추출되었다.과학기술의 진보에 따라 화학적으로 합성된 아스타잔틴이 조용히 나왔지만 분자구조 등의 차이로 인해 그 효과와 안전성은 자연적으로 정제한 아스타잔틴보다 훨씬 낮다.

2.1 합성 아스타잔틴

The main synthetic route 을astaxanthin is to use the carotenoid β-carotene as a starting point, introduce two hydroxyl groups and a ketone group on the 3rd and 4th carbons of the aromatic ring of β-carotene, and finally form astaxanthin. At present, the most widely used method 을synthesizing astaxanthin is the Wittig reaction, while the semi-synthesis method uses carotenoids such as canthaxanthin, zeaxanthin and lutein as raw materials to prepare astaxanthin. The main features of chemically synthesizing astaxanthin are its simple preparation process and low cost. However, it exists in the form of three stereoisomers and contains by-products, and its stability, safety and antioxidant activity are not satisfactory [3]. In particular, in practical production applications, the bioavailability of natural astaxanthin in animals is stronger than that of synthetic astaxanthin. When the feeding concentration is low, the concentration of natural astaxanthin in the blood of rainbow trout is significantly higher than that of synthetic astaxanthin, and synthetic astaxanthin cannot be converted into the natural configuration in animals. The biological efficacy and coloring ability are much lower than those of natural astaxanthin of the same concentration [4]. In view of this, the global management of chemically synthesized astaxanthin is becoming increasingly strict, and countries have also made corresponding management regulations. The US Food and Drug Administration (FDA) has banned the use of chemically synthesized astaxanthin in the health food market.

천연 아스타잔틴 2.2

Natural astaxanthin주로 3S, 3&의 형태로 존재한다#39;S, 생물학적 활성이 더 높다.크게 두 가지 생산 방법이 있는데, 한 가지 방법은 크릴 새우, 바닷가재, 송어, 연어, 조류, 효모, 박테리아, 수중 처리 폐기물 [5]에서 추출하는 것이다.현재 세계적으로 매년 약 수백만 톤의 수산물 폐기물이 발생하고 있다.천연 아스타잔틴은 분쇄, 세포벽 파괴, 가수분해, 추출을 통해 얻을 수 있다.이 방법은 양식업의 건전한 발전을 촉진하고 생태환경에 대한 압력을 감소시킬수 있다.

그러나 이러한 폐수산물에는 키틴, 회분 등의 불순물이 포함되어 있다.아스타잔틴의 추출을 극대화하고 불순물을 제거하는 방법이 제품의 품질과 생산비용 문제를 해결하는 핵심이다.또 다른 방법은 Rhodotorula glutinis, Chlorella pyrenoidosa, red yeast, Chlorella vulgaris, Haematococcuspluvialis, Saccharomyces cerevisiae, Gluconobacter 등의 단세포 미생물들의 미생물 발효를 통해 생산하는 것이다.이 방법은 환경 압력이 낮고, 제품이 명확하며 부산물이 거의 없다는 장점이 있으며 [6] 현재 아스타잔틴 생산의 주요 방법이다.그러나이 방법은 배양 조건 및 균주에 대한 요구도가 높다.기 등 [7]은 유전공학을 이용하여 생산량이 많은 적색효모 MK19를 개조하였으며, 아스타잔틴 생산량은 야생형에 비해 17배 증가하였다.적색효모발효를 이용하여 아스타잔틴을 발효시키는 방법은 배양시간이 짧고 대량전파에 의해 고밀도 배양이 가능한 장점이 있다.효모는 또한 좋은 사료 단백질 원료이며, 따라서 생산량이 많은 적색 효모 균주를 선택하는 것이 많은 관심을 끌었다.생산량이 많은 적색 효모 균주를 선택할 수 있다면 분명 아스타잔틴의 대규모 생산을 더욱 용이하게하고 축산업에서의 응용을 촉진할 것이다.

축산업에 astaxanthin의 적용 3

3.1 astaxanthin이 가축 및 가금제품의 품질에 미치는 영향

색갈과 수분보유량은 가축가금제품의 품질을 가늠하는 중요한 지표이다.이러한 지표에 영향을 미치는 요인으로는 제품의 색소 함량과 항산화 효소 활성을들 수 있습니다.Astaxanthin은 착색 및 항산화 특성 면에서 타고난 장점을 가지고 있으며, 수생 및 가금류 사료에서 선호되는 착색제입니다.카로티노이드 합성의 마지막 단계로, 아스타잔틴은 애니멀 &에 들어간 후 근육 조직에 직접 저장되고 침전될 수 있습니다#39;s 체이며, 비특이적으로 미오글로빈 [8]과 결합할 수 있다.그러므로 아스타잔틴을 사료에 첨가하면 가축가금제품의 색갈을 효과적으로 개선하고 영양가치와 시장경쟁력을 높일수 있다.

Conradie et al. [9] found that adding astaxanthin to the feed can make the feet, skin, beaks, and feathers of laying hens appear in varying degrees of red or golden yellow, increase the weight of whole eggs and 계란yolks, promote poultry growth, and increase egg production. Liu Bing [10] found that the antioxidant enzyme activity of the muscle tissue and egg 노른자of laying hens increased with the increase of the amount of astaxanthin added to the diet. Fu Xingzhou et al. [11] found that astaxanthin can significantly increase the a* and L* values of the redness and brightness of chicken meat after slaughter. There has also been a gradual increase in research on astaxanthin in livestock animals. Carballo et al. [12] found that when studying the meat quality of lambs, adding astaxanthin to a commercial butylated hydroxytoluene-containing milk powder can increase the a* redness value of the post-slaughter lamb and fat, thereby improving the lipid stability of frozen meat. Li Xinjie et al. [13] found that adding astaxanthin to the diet of fattening pigs can reduce the brightness value L* and yellowness value b* of the loin muscle, deepen the color of the meat, and the quality is better.

3.2 astaxanthin이 가축 및 가금의 생식능에 미치는 영향

아스타잔틴은 단일 산소를 제거하고 활성산소를 제거할 수 있다.또한 막 투과성을 감소시키고 산화제의 세포 내 침투를 제한함으로써 내인성 항산화 효소 시스템의 방어 기능을 향상시킬 수 있습니다.아스타잔틴은 가축 및 가금 정자에 대한 산화적 손상 수준을 지속적으로 줄임으로써 정액 품질을 향상시킬 수 있으며, 열적으로 충격받은 적운 세포의 superoxide dismutase 활성을 증가시킴으로써 암컷 동물의 생식 공능을 향상시킬 수 있다 [14].연구에 따르면 닭 정액에 아스타잔틴을 첨가하면 정액 내의 superoxide dismutase와 glutathione peroxidase 활성을 크게 향상시키고 정자 혈장막의 무결성을 향상시킬 수 있다고 한다 [15].In vitro 실험에서 돼지 난포의 성숙매질에 아스타잔틴을 첨가하자 모든 단계에서 다양한 정도로 성장과 발육이 향상되었다 [14].후야미 [16]는 적절한 양의 아스타잔틴이 상온에서 돼지 정액의 품질을 상당히 향상시킬 수 있다는 것을 발견했다.카마다 등은 소 황체세포의 배양액에 저농도의 아스타잔틴을 첨가하면 배양액 내 프로게스테론 함량을 증가시킬 수 있다는 것을 발견하였다 [17].따라서 사료에 아스타잔틴의 첨가는 황체기능을 향상시킬 수 있는 가능성이 있다.

3.3 astaxanthin이 가축 및 가금의 생산실적에 미치는 효과

새로운 유형의 사료 첨가제로서 astaxanthin은 가축과 가금의 사료 이용률과 성장률을 향상시킬 수 있습니다.일부 연구에 따르면 산란계 암탉의 식이에 아스타잔틴을 첨가하면 DHA 알의 저장 안정성을 향상시키고 달걀 생산을 증가시킬 수 있다.Kumar et al. [18]은 송아지의 식이에 아스타잔틴을 첨가하면 사료 전환율을 현저히 향상시키고 체중을 증가시킬 수 있다는 것을 발견했다.Lin 등 19)은 새끼 돼지 사료에 아스타잔틴과 디아세테이트나트륨을 혼합하여 배합하면 새끼 돼지의 항산화 능력과 영양소 소화율을 향상시켜 공능을 향상시킬 수 있다는 것을 발견하였다.Perenlei et al. [20]은 astaxanthin이 브로일러의 일일 체중 증가와 복부 지방 비율을 증가시킬 수 있음을 발견했다.그러나 다른 연구에서는 암탉을 사육하는 식이에 천연 아스타잔틴을 첨가하는 것이 생산 실적에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다 [21,22].

가축 및 가금의 면역력에 미치는 아스타잔틴의 효과 3.4

The level of immunity in livestock and poultry directly affects their health and growth rate. The effect of astaxanthin on the immunity of livestock and poultry is mainly reflected in the following three aspects: first, its antioxidant effect. Astaxanthin has strong antioxidant properties, can scavenge free radicals, inhibit oxidative stress, protect immune cells, and prevent the immune system from damage. Second, it enhances the number and activity of immune cells. Astaxanthin can increase the number of immune cells such as lymphocytes, neutrophils and macrophages, thereby enhancing the body', s 면역능력.

셋째, 면역글로불린의 생성을 촉진한다.아스타잔틴은 면역계에서 B 세포의 활력을 촉진하고 면역글로불린 (IgG, lgA 및 IgM)의 생성을 증가시키며 체액성 면역 반응 능력을 강화시킬 수 있습니다.

요약하면, astaxanthin은 가축과 가금의 면역력과 질병 저항성을 향상시키기 위한 축산업에서 효과적인 항산화제와 면역강화제로 사용될 수 있다.그러나 아스타잔틴은 질병 치료에 있어 어떤 약도 대체할 수 없다.동시에 동물 종에 따라 아스타잔틴의 흡수와 이용도 차이가 있을 수 있어 실제 적용시 적절한 조정과 선택이 필요하다.

축산업에서 astaxanthin의 안전성 4

Astaxanthin은 안전하고 독성 부작용이 없습니다.동물의 사료에 널리 사용되며 적당량이면 동물의 건강에 악영향을 주지 않으면서 동물의 성장과 발육을 촉진할수 있다.이것은 많은 실험에서 증명되었다.진위등 [23]은 쥐를 대상으로 30일간의 아스타잔틴 먹이 실험을 진행하였는데 쥐의 생장과 발육에는 이상이 없으며 대체적으로 좋은 성과를 보였다.각종 지표나 이학적 검사 결과에서 유의한 비정상적 변화는 없었다.Lin 등 [24]은 대조군과 비교하여 아스타잔틴을 13주 동안 지속적으로 투여한 생쥐에서 체중, 혈액학, 소변, 장기 무게 등의 임상적 변수에서 유의한 생물학적 차이는 발견되지 않았다.시릴리 등 [25]은 급성독성시험, 유전독성시험, 30일간의 쥐먹이시험 등의 독성학적 평가방법을 이용하여 아스타잔틴 섭취의 안전성을 평가하였다.astaxanthin의 유의한 독성 부작용은 관찰되지 않았다.Lin Feiliang 등 [26]은 또한 Haematococcus pluvialis추출물이 쥐에서 90일간의 먹이 테스트 및 기형학 테스트에서 안전하다고 밝혔다.

Worldwide, astaxanthin is used in a wide range of applications. In North America, in April 2009, the FDA approved astaxanthin as a component of a mixed coloring agent for use in fish feed. In 2000, Haematococcus pluvialis 분말and Rhodopseudomonas palustris were approved for use in fish feed to color salmon, and achieved the desired feeding results. In the European Union, astaxanthin is approved as a new ingredient for dietary supplements. In 2009, China approved astaxanthin for use as a feed additive, and Haematococcus pluvialis was approved as a new food resource in 2010. In general, the use of astaxanthin in animal feed is safe, but it should be avoided if the animal is allergic to astaxanthin, carotenoids, the source of astaxanthin, or drugs that inhibit 5-alpha reductase. In addition, attention should be paid to the amount used and the combination with other feed ingredients to avoid affecting the health of the animal.

5 요약

Astaxanthin is one of the most important carotenoids in nature. It has attracted the attention of animal nutritionists because of its important role in improving the growth performance, survival rate, reproductive performance, and disease resistance of livestock and poultry. Due to its significant effect on improving the color, reproductive performance, production performance, and immunity of livestock and poultry, the amount of astaxanthin used in animal husbandry has increased rapidly, and it has great application value and development potential. However, there is not much research on the application of astaxanthin in the breeding of livestock and poultry, especially ruminants, and many of its mechanisms of action are still unclear. With the increasing market demand for astaxanthin, the large-scale production of astaxanthin through synthetic biology, molecular biology, metabolic engineering and other new technological methods is the focus of research. The screening, extraction and purification of 이 당분간 astaxanthin strains are key points and difficulties. In short, the production and application of astaxanthin is an extremely attractive and challenging field. It is expected that with the help of new biotechnology, the large-scale production and application of astaxanthin will see new developments.

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