가축 사육에서 강황 추출물 커큐민의 용도는?

커큐민은 강황의 활성 성분이다다.식물 추출물로서 Curcuma longa, Curcuma aromatica, Curcuma domestica [1] 등 생강과에 속하는 다년생 식물의 무좀에서 널리 발견된다.기원에 따라 강황에 포함된 커큐민의 양은 매우 다양하며, 그 함량은 보통 2%~9% 정도이다 [2].커큐민은 1815년에 처음 발견되었고 [3] 1910년에 처음으로 화학적으로 특징이 발견되었다.지난 수십 년간 커큐민에 대한 연구는 항산화, 항염증, 지질 저하, 화학 예방 및 잠재적 화학 치료 특성 [4]과 같은 약효에 집중해 왔다.

웹오브사이언스 (Web 의Science) 가'커큐민'검색 결과를 분석한 결과, 동물 연구 분야 논문은 전체 문서 (1만 5,462건)의 2.75%에 불과하다.따라서 동물생산에 있어 커큐민에 대한 연구는 아직 걸음마 단계라고 할 수 있다.people&과#39; 환경보호와 축산물의 안전에 대한 인식이 높아짐에 따라 항생제의 부적절한 사용 등 문제가 날로 두드러지고있다.강황 추출물은 천연 유래, 잔류물이 없고, 산화 방지 및 염증 억제 등의 생리적 기능을 보유하고 있는 장점으로 상당한 잠재력을 가진 친환경 식물 유래 첨가제로 각광받고 있다.

하지만 현재 커큐민에 대한 응용과 홍보가 광범하지 못하며 커큐민이 부동한 종류의 가축, 가금 생산에서 일으키는 복용량과 작용기제가 아직 명확하지 못한데 그 주요원인이 있다.따라서 본 논문은 커큐민에 대한 최근의 국내외 연구를 고찰하고, 커큐민의 생리학적 기능과 가축 및 가금 생산에서의 적용 효과 및 가능 기전을 요약하여 커큐민의 개발 및 활용에 이론적 자료를 제공하는 것을 목적으로 한다.

커큐민의 물리적, 화학적 특성 1

Curcum에서(분자식 C 21 H20 O6)은 183 °C의 녹는점을 갖는 결정성 오렌지-노란색 분말이다.물에 매우 잘 녹지 않으며 유기용매에 잘 녹는다.산성 환경이나 중성 환경에서는 안정하지만 알칼리성 환경에서는 극히 불안정하다 [5].에서 화학적 구조, 커는 α, β-unsaturated-β-diketone그룹과 수산기 페놀 및 methoxy 그룹을 두 개의 벤젠 링 [6].

2. curcumin의 생리적 기능과 기전

2.1 항산화 효과

활성산소는 신체가 대사 과정에서 생성하는 산화가 심한 그룹의 일종이다.이들은 세포 성장을 조절하는 등의 생리적 기능을 갖고 있지만 활성산소가 과도하게 축적되면 신체에 손상을 줄 수 있다.동물의 과도한 활성산소를 적시에 제거하기 위해 다양한 항산화 사료 첨가제가 등장했다.커큐민은 천연 항산화제로서 각계 학자들로부터 광범위한 주목을 받고 있다.

2.1.1 Curcumin' 지질 과산화를 억제하는 조절 메커니즘에서 s 자신의 항산화 특성

연구에 따르면 커큐민은 강한 항산화 성질을 가지고 있으며, 커큐민의 강한 항산화 성질은 커큐민 자체의 구조에서 비롯된다.커큐민의 페놀성 구조는 활성산소를 포집하여 매우 안일한 퀴논 물질 [7]을 형성할 수 있다.또한 오사와등 [8]과 스기야마등 [9]은 커큐민이 장에서 흡수된 후, 세포에서 수소화를 거쳐 항산화성이 높은 테트라하이드로커큐민을 형성하며,이 테트라하이드로커큐민은 활성산소와 결합하여 항산화활성을 가진 또 다른 물질인 2&로 분해된다고 보고하였다#39;-methoxypropiic 산.이 물질은 활성산소와 더 결합할 수 있으므로 이중 항산화 기능을 나타낸다.그러나 커큐민&의 핵심 그룹에 대해서는 여전히 논란이 있다#39;s 항산화 효과.Jovanovic et al. [10] 믿은 핵심 그룹이 β-diketone 장치;Priyadarsini 등 6)은 주로 페놀성 하이드록실기이며, 메록시 그룹이 시너지 효과를 일으켜 항산화 효과를 촉진한다고 믿는다;반면 미리얄라 등 [11]은 디엔계의 1,3 디온 결합과 페놀계와 메록시 계의 결합에 기인한다고 믿고 있다.

연구에 따르면 2로 확립된 산화스트레스 모델에서 2'-azobis(2-methylpropionamidine) dihydrochloride (AAPH), 커큐민을 첨가하면 사람 적혈구 [12]와 닭 적혈구 [13]의 용해 및 사멸을 억제할 수 있다.그 이유는 커큐민이 지용성이기 때문에 세포막에 들어가 활성산소를 잡아내고, 활성산소 매개 지질과산화를 억제하고, 적혈구 내 세포막 구조를 보호하기 때문일 것이다.또한 커큐민을 첨가하면 만성 열 스트레스에 노출된 브로일러의 가슴 근육에 있는 미토콘드리아의 부종이 상당히 완화된다는 연구 결과도 있다 [14].

미토콘드리아는 대사 과정 중 활성산소종 (reactive oxygen species, ROS)을 다량 생성하므로 [15], 우리 몸에서 가장 먼저 활성산소의 손상을 받는 구조물이기도하다.산화적 손상은 주로 DNA와 막 구조의 불포화 지방산을 표적으로 한다 [16].Waseem 등 (17)은 쥐에서 시스플라틴에 의한 산화적 손상 모델 실험에서 커큐민이 미토콘드리아의 지질과산화 수준과 단백질 카보닐의 함량을 유의하게 감소시켜 스트레스 손상을 감소시킨다는 것을 발견하였다.또한 Trujillo 등 [18]은 curcumin이 산화적 스트레스로 인한 fibronectin과 신장 밀착형 접합단백질의 감소를 완화시키는 것을 발견했다.또한 도르타 (Dorta) 등 [19]은 천연 플라보노이드가 흡수 후 미토콘드리아에 특이적으로 축적될 수 있으며, 이를 통해 인체를 보호한다고 밝혔다.이는 커큐민이 미토콘드리아에 활성산소를 가두고 이를 통해 미토콘드리아의 지질에 대한 과산화 손상을 억제함으로써 인체를 산화적 손상으로부터 보호할 수 있음을 유추할 수 있다.

2.1.2 핵 인자 erythroid 2-related factor 2 (Nrf2)-항산화 반응 인자 (ARE)의 활성화를 유도 

항산화 반응 요소 (ARE)는 body&에서 중요한 조절 요소입니다#39;s는 ROS손상과 다양한 항산화 단백질의 생산에 대한 반응이다.Nrf2를 활성화할 수 있는 것은 [20]이다.정상적인 생리학적 조건에서 Nrf2는 세포질에 존재하며 최종적으로 분해된다;산화적 스트레스의 경우 Nrf2는 conformation을 변화시켜 세포핵으로 들어가 항산화 원액과 결합하는 것이 항산화 효소 유전자와 해독 효소 등의 mrna와 단백질의 발현을 활성화하고 body's 항산화 능력 [21].

연구에 따르면, 그 결과커 파우더비소가 유발한 산화적 손상에서 quinone oxidoreductase (NQO1)와 heme oxygenase 1 (HO-1)과 같은 간 Nrf2단백질 하류 유전자의 발현을 상승시켜 Nrf2발현에 영향을 미치고 체내 산화적 손상을 완화시킬 수 있다 [22].또한 Sah에서et al. [23]은 curcumin이 메추라기의 열 스트레스 조건에서 Nrf2/HO-1 경로를 조절함으로써 스트레스 손상을 완화시킬 수 있음을 발견하였다.또한 산화스트레스가 생성된 후 curcumin을 첨가하면 세포 스트레스 조건을 유의하게 증가시킬 수 있는 것으로 밝혀진 바, curcumin은 Nrf2/HO-1 경로를 조절함으로써 스트레스 손상을 완화시킬 수 있다.또한 산화 스트레스가 발생한 후, 커큐민을 첨가하면 세포 내 글루타치온 (GSH)의 함량을 크게 증가시켜 항산화 효과를 발휘할 수 있다는 것이 밝혀졌다 [24].Nrf2 녹아웃 쥐를 이용한 연구에 따르면 Nrf2 유전자의 부재로 간세포의 GSH 함량이 감소되었다 [25].

따라서 커큐민에 의한 GSH 함량의 증가는 Nrf2 경로의 활성화와도 관련이 있을 것으로 사료된다.동시에 Zheng 등 [26]의 연구에서 커큐민의 첨가는 GSH 합성 제한 효소인 glutathione cysteine ligase (GCL)의 mRN한및 단백질 발현의 up-regulation도 직접적으로 유도하여 체내에서 GSH의 합성을 촉진하고 body&를 개선하는 효과를 얻을 수 있다는 것이 밝혀졌다#39;의 항산화 능력.하지만 일부 학자들은 커큐민이 절대적인 항산화제는 아닐 수도 있다고 보고 있다.체외 시험 결과를 볼 때 ROS수준은 상당히 증가의 함유 농도를 증가 시키는 과정에서 μ mol/L1 일부 터 25일까지 μ, mol/L)과 관련이 있을 것으로 여겨지는 미 토 콘 드리아 효소에 의해 활성화 되는 커 ROS[27]을 생산하는 것이다.

요약하면, 커큐민의 항산화 조절은 주로 두 가지 경로를 통해 이루어진다:한편으로, 커큐민은 자신의 구조적 항산화 특성을 사용하여 기능을 발휘한다;반면, 커큐민은 항산화 신호 경로에서 관련 유전자의 발현을 촉진하고, 항산화 단백질 및 효소의 생성을 촉진하며, body&를 개선하는 유도체 역할을 할 수 있다#39;의 항산화 능력.

2.2 항염증 효과

연구에 따르면 체내 시클로옥시게나아제 (cyclooxygenase, COX)와 리폭시게나아제 (lipoxygenase, LOX) 효소가 아라키돈산 생성을 촉매해 염증 반응을 일으키는 프로스타글란딘 같은 다양한 염증 매개체를 만든다.연구에 따르면 커큐민은 COX와 LOX에 길항 효과가 있어 염증 매개체 생성을 제한하고 항염증 효과를 얻을 수 있다 [28].또한, 산화질소 (NO)는 염증 반응에 관여하는 중요한 신호전달 분자입니다.커큐민을 첨가하면 L-arginine이 NO로 전환되는 과정에서 inducible nitric oxide synthase의 촉매 효과를 억제할 수 있다 [29].게다가, 핵 요인 카파 B (NF-κ B) 신호 경로은 중요 한 신호 경로 염증과 관련이 있다.과도 한 염증 성 중재자 NF-κ B을 활성화 할 수 있, 억제 제야 κ에서 그것을 분리하고 B (나는κ B), 핵을 입력하고 활성화의 표현 염증 성 중재자 유전자, 염증 반응 [30]를 악화 시키고 있다종양 괴 factor-alpha (TNF-α)은 중요 한 염증 중재인 NF-κ B를 활성 화합니다. 네 크 로시 스 factor-alpha (TNF-α)은 중요 한 염증 중재인 NF-κ B를 활성 화합니다.

펭에 따르면 Jinghua et al. [31], 함유 Kupffer 세포의 전처리 (KC)의 수준을 크게 줄 일 수 있는 interleuk에서(IL)-1 β 및 생산 되는 IL-6 lipopolysaccharide (lp) 스트레스,고 단백질에 상당 한 억제 효과는 또한 TNF-α의 표현이다.Reu-라 et al. [32] 또한 억제 할 수 있는 커 다는 것을 그들의 연구에서 발견 된 많은 TNF-α 세포에서 활성화 경로이다.

요약하면, 커큐민이 항염증 효과를 발휘하는 주요 방법은 두 가지 측면에 초점을 맞춘다:한편으로는 염증 매개체를 생산하는 효소의 활성을 억제함으로써 염증 매개체의 생성을 억제하여 염증 매개체의 생성을 감소시켜 염증 반응을 억제한다;반면에, 그것을 억제 염증 성 같은 요인들을 TNF-α, 예방하는 그들의 활성화 NF-κ B 신호의 경로, 그렇게 함 으로써 염증 성 요인의 표현을 줄이고 염증 반응을 억제 합니다.

2.3 지질 저하 효과

1971년 초에 커큐민이 지질 저하 효과 [33] 가 있다는 것이 밝혀졌다.후속 연구에서도 커큐민은 생쥐에게 고콜레스테롤 식이를 먹이고 [34] 18주 동안 커큐민을 치료했을 때 대조군에 비해 혈장 콜레스테롤, 중성지방, 저밀도 지단백 및 아포리포단백 B 수치를 낮추고 혈장 고밀도 지단백 및 간 아포리포단백 한발현을 증가시킬 수 있다는 것이 밝혀졌다.커큐민은 고지방 식단으로 인한 체중 증가를 억제할 수 있다.수컷 C57BL/6 생쥐에게 지방함량 22%, 500 mg/kg의 고지방 식이를 12주간 공급하였다.커 활성화와 관련은 이것은 에너지의 메인 스위치 신진대사와 지방산 β-oxidati에adipocytes에서 아데노신 monophosphate-activated 단백질 산화효소 (AMPK)이다.체외 실험들은 또한 함유 활성화 할 수 있 다는 것을 보여주었carnitine palmitoyl transferase 1 (CPT-1)을 홍보 하기 위해 β-oxidation, 관여하는 효소 지질을 억제하는 반면 같은 biosynthes은glycerol-3-phosphate transferase 1 (GPAT1)와 acyl-co효소carboxylase 관여하는 효소 지질를 억제하는 것을 밝 혀 왔 biosynthesis, 같은 glycerol-3-phosphate transferase 1 (GPAT1)와 acyl-coenzyme carboxylase [35].

항균 및 살충효과 2.4

1949년 초에 커큐민의 항균 효과에 대한 연구가 진행되었고, 커큐민이 포도상구균, Microsporum canis, Salmonella paratyphi 및 Mycobacterium tuberculosis [36]에 억제 효과가 있는 것으로 나타났다.연구에 따르면 추가 100 μ mol/L 체외 문화에서 할 수 있는 검정을 함유 한 [37] 80% 으로써 대장균을 절감 합니다.넣으면 et al. [38] 또한 황색 포도 상구 균과 녹 농 균을 발견 된는 치사 율이 100% 100 μ mol/L는 커에 노출 되었을 때다.로 코 쿠 스 성취 할 수 있는 치사 율이 80%와 치료의 4 시간 후에 200 μ mol/L는 커.curcumin은 그람양성균 (Staphylococcus aureus와 Enterococcus faecalis)과 그람음성균 (Escherichia coli와 Pseudomonas aeruginosa) 모두에 억제 효과가 있음을 알 수 있다.Tyagi et al. [39]에 따르면, 106 CFU/mL의 황색 포도 상구 균에 노출 되었100 μ는 커 mol/L), 그리고 2 시간 후에, 그것은 완전히 죽었다.요오드화프로피듐과 칼세인 두 개의 투과형광 탐침으로 표식을 하여 알아보니 황색포도상구균의 세포막의 94%~98% 가 손상되고 새여있었다.이는 커큐민의 항균 메커니즘이 세균막의 구조를 파괴하는 것임을 나타낸다.

Bazh 등 40)은 커큐민이 일정한 살충효과를 가지고 있으며, 살충효과는 농도와 처리시간과 관련이 있음을 발견하였다.Khalafalla et al. [41]의 전염 다는 것을 보여주. c. sporo유전자41.6% 가량 줄었고, 72.8%의 함유 농도에서 100 미터와 200 μ mol/L, 각각의 제어 그룹과 비교 했을 때, 그리고 그 아래 함유 량 400 μ mol/L 감염 된 세포에 부정적인 효과를 나타나지 않았다.따라서 커큐민은 잠재적인 항곤충제로 고려될 수 있다.

동물 먹이에 커큐민 적용 3

양계생산에 응용 3.1

커큐민은 가금 생산능과 면역력을 향상시키는 효과가 있다.연구에 따르면 200, 250 mg/kg의 커큐민을 첨가할 경우 브로일러의 체중 증가를 각각 4.48%, 1.59% 증가시킬 수 있고, 사료 전환율을 각각 7.39%, 6.40% 감소시킬 수 있으며 [42], 200 mg/kg 용량은 대단히 효과적이라고 한다 [43].Platel 등 (44)은 쥐식이에 5 g/kg의 curcumin을 첨가하였을 때 췌장 효소 활성이 유의적으로 증가하였다고 보고하였다.따라서 커큐민이 브로일러의 성장능을 촉진하는 메커니즘은 장내 소화효소의 생성을 촉진하거나 소화효소의 활성을 증진시켜 사료 소화율을 향상시키는 것일 수 있다.

동시에 NO는 L-arginine 분해 [45]의 중요한 산물로서 장에서 중요한 억제 신경전달물질로서 위장의 운동성을 억제한다는 연구 결과가 있다 [46].염증을 억제하는 curcumin의 생리기능 분석과 함께 curcumin이 L-arginine이 NO로 전환되는 효소활성을 억제함으로써 NO의 생성을 억제하여 위장관 운동성을 촉진하고 사료섭취량을 증가시키는 것으로 사료된다.또한 Zhang 등 [14]은 커큐민의 첨가는 스트레스가 육계 생성에 미치는 영향을 완화하는 데 이롭다는 것을 발견하였다.따라서 스트레스 손상을 완화시키는 것도 성장 성과를 향상시키는 중요한 이유가 될 수 있다.

연구에 따르면 커큐민의 첨가는 브로일러의 흉선 지수 [47], 비장 지수 [48], 항체 [47] 및 총 단백질 수준 [48]을 크게 증가시킬 수 있다고 한다.면역기관의 지표는 면역기관의 발달상태를 반영한다.커큐민이 그들의 발달을 촉진하는 메커니즘은 신체 &를 개선하는 총 단백질 수준의 증가를 통해서일 수 있습니다#39;s 단백질의 흡수 및 이용 및 면역기관의 건강한 성장을위한 조건을 제공;반면 항체 수치의 증가는 curcumin&와 관련이 있습니다#39;s는 흉선 발달을 촉진시켜 T림프구의 분화와 성숙에 영향을 주고, 결국 T림프구가 B 림프구를 자극하여 항체를 생성하는 과정을 강화시킨다.

또한 커큐민은 육류의 색깔과 신선도를 개선하고 [49-50] 근육의 영양가를 향상시키는 기능도 있다 [42, 51].이 메커니즘은 커큐민의 강력한 항산화 성질과 관련이 있습니다.가금류 근육에서는 주로 육색 조절을 담당하는 미오글로빈이 산화되어 근육의 변색을 일으킬 수 있다 [52].근육에는 다불포화지방산이 고농도로 함유되어 있어 활성산소의 공격을 쉽게 받아 지질이 과산화되고 과산화물이 축적되어 궁극적으로 육질과 영양 조성에 영향을 미친다 [53].항산화성이 강한 커큐민은 미오글로빈의 과도한 산화를 효과적으로 방지하고 신선육에서 근육세포의 급격한 산화괴사를 방지할수 있다.동시에 커큐민은 육계 닭의 지방 대사와 침전을 조절해 닭고기의 영양가를 향상시킨다.

돼지 생산에 적용 3.2

연구에 따르면 커큐민의 첨가는 돼지 사료의 소화율 [54]과 생산 성과에서의 기능을 향상시킬 수 있으며 [55], 그 효과는 퀴놀론 (56-57)보다 훨씬 더 좋다고 한다.이 기전은 커큐민의 장 내 조절 효과와 관련이 있을 수 있다.대장균에 도전한 새끼 돼지를 대상으로 한 Xun 등 [56]의 연구에서, 커큐민의 첨가는 크립트 깊이에 따른 공장 융모의 높이 비율을 유의하게 증가시켰고, 공장 상피 점막 형태를 개선시켰으며, 대장균에 의해 장에 발생한 손상을 회복시킨 것으로 밝혀졌다.커큐민에 의한 장내 보호는 영양소의 체내 소화 및 흡수와 생산력 향상에 조건을 제공한다고 생각할 수 있다.동시에 커큐민의 항균 및 살충기능과 스트레스의 영향을 감소시키는 능력도 커큐민이 돼지의 생산능을 향상시키는 기전이 가능하다.

연구에 따르면 커큐민은 돈육의 품질에도 조절 효과가 있다 [58].

주구경 등 (58)은 300, 400 mg/kg의 커큐민을 사료에 첨가한 후, 살코기율과 근육 pH 가 유의적으로 증가하였고, 등지방 두께와 근육점적 손실이 유의적으로 감소하였으며, 도축 후 육질과 근육의 품질이 유의적으로 개선되었다.살코기 비율 및 등지방 두께의 조절은 glutathione peroxidase를 활성화하고, pentose phosphate 경로의 산화적 과정을 억제하여 지질 합성에 영향을 미칠 수 있다.반면, 커큐민의 지질 저하 기능을 통해 지질 대사와 배설을 촉진할 수도 있다.근육의 pH는 단백질의 전하를 변화시킬 수 있다.도축 후, 신선한 고기의 pH는 감소하고 등전점에 도달할 것이다.근육속의 단백질이 응고되고 수축되면서 더 많은 자유수분과 점적손실을 산생하게 된다.따라서 커큐민을 첨가하면 신선한 육류의 pH를 높일 수 있어 점적 손실을 어느 정도 줄일 수 있는 동시에 항산화 성분으로 육류의 신선도를 유지할 수 있다.

반추동물에서의 적용 3.3

반추동물에 대한 보고는 거의 없었으며, 사육동물의 정액 및 정액 보존의 질을 향상시키는데 한계가 있다.연구에 따르면 정액 보존 중 커큐민을 첨가하면 정자의 동결 전과 해동 후 항산화 능력 [59], 미토콘드리아 활성 및 정자 운동성을 크게 향상시키고 [60] 정자의 질을 보장할 수 있다고 한다.이는 정자 구조에 불포화지방산이 다량 함유되어 있어 활성산소에 의해 쉽게 손상되기 때문이다 [61].커큐민은 지질 용해성을 이용해 정자의 내부로 들어가 동결, 해동 과정에서 생성되는 과도한 활성산소와 결합하고 미토콘드리아 막과 정자막 구조를 보호하며 정자의 질을 보장하기도 한다.

4 요약

요약하면 커큐민은 중요한 생리기능을 가지고있으며 사료첨가제로서 가축과 가금의 생산성능을 개선하고 축산물의 품질을 높일수 있다.그러나 현재 커큐민을 축산에 적용한 연구가 제한적이고, 연구된 가축의 종류도 상대적으로 제한적이며, 작용기전도 불분명하다.현재 항생제 남용으로 인한 안전성 문제를 해결하기 위한'무항생제 농법'이 세계적인 추세다.따라서 다양한 가축 및 가금류에 함유된 커큐민의 적정첨가량, 가축 및 가금 종에 따른 효과 및 조절기전 등에 대한 추가적인 연구가 시급하며, 이의 적용을 위한 이론적 토대를 마련할 필요가 있다축산업에서의 curcumin.

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