パート1
アスタキサンチンとは
斑入り藻類フラビンまたはアスタキサンチンとしても知られるアスタキサンチンはテルペン不飽和化合物であり、化学名は 3,3'-ジヒドロキシ-4,4'-ジケト-β、β'-カロテン、分子式は C40H52O4 です。 100kPaの条件下で、融点216℃、沸点774℃。
アスタキサンチンは、動物（水生動物、鳥など）、植物、菌類、藻類、細菌に広く含まれており、人間の健康に対する明らかな利点から「赤い奇跡」として知られています。 現在、アスタキサンチンは、抗酸化作用、老化防止作用、抗腫瘍作用、心血管疾患予防作用などを有する健康食品としてパッケージ化されて市場で販売されている。
パート2
アスタキサンチンの生成方法
1、化学合成法
アスタキサンチンの合成方法は合成方法の違いにより2種類に分けられ、1つは他のカロテノイドの酸化による間接合成法、もう1つは間接合成法です。 2 つ目は直接合成法、つまり、直接合成されるカロテノイド モノマーの一般的に使用される合成による方法です。
アスタキサンチンの化学合成には、生産コストが低く、収率が高く、アスタキサンチン純度が96%以上に達するという利点がありますが、合成アスタキサンチンの生物体内での吸収と利用は低く、安定性、安全性、抗酸化活性は天然抽出アスタキサンチンよりも低いです。 。
2、天然抽出法
天然のアスタキサンチンは主に海洋生物に存在しており、天然の抽出方法は、砕いたエビやカニ、その他のアスタキサンチンが豊富な加工副産物の使用、石灰の除去、有機溶媒の使用などのアスタキサンチンの抽出方法です。 この方法は、水産養殖産業の発展を促進し、廃棄された水産副産物による環境への汚染を減らすことができます。 しかし、廃棄されるエビやカニの甲殻類には灰分やキチン質が多く含まれ、アスタキサンチンの含有量が少ないため抽出工程が煩雑となり、抽出コストが高くなるという問題がありました。
3.微生物発酵
酵母、藻類、細菌を使用してアスタキサンチンを生産する方法は微生物発酵と呼ばれます。 主な菌株としては、単細胞緑藻紅藻類、クロレラ・ブルガリス、レッドファイフ酵母、スティッキーレッドイースト、ガムレッドイースト、パラコクシジオイデスなどが挙げられます。
バイオリアクター発酵機によって生産されるアスタキサンチンは、明確な構造を持ち、副生成物が少なく、環境に優しいものです。 しかし、収量の低さ、栽培条件の厳しさ、栽培コストの高さなどの制約があります。 微生物発酵によるアスタキサンチンの生産においては、安価な培養原料の使用と、工業生産に適用できる高品質で高収量の菌株の選択が重要な要素となります。
PART3
アスタキサンチン生産微生物
1、藻類
紅藻類、クラミドスペルマム、傘藻類、裸藻類などの多くの藻類がアスタキサンチンを生産できます。 紅藻類は淡水単細胞緑藻類であり、その細胞内アスタキサンチンは主に二重エステル化アスタキサンチンと一重エステル化アスタキサンチンが存在し、少量の遊離型が存在し、主なアスタキサンチン生産藻類です。
しかし、ロボドクスレーニアは生育時間が長く、栽培条件が光を必要とする厳しい条件であり、生産場所が限られており、アスタキサンチンは壁の厚い胞子の中に存在し、抽出率が低く連続性が低いという欠点があります。
2、バクテリア
アスタキサンチンは、緑膿菌、パラコクシジオイデス属などのさまざまな細菌に含まれています。 そしてバクテロイデス・ラクティス。 ほとんどの細菌のアスタキサンチン含有量は藻類やレッドファイフ酵母のアスタキサンチン含有量よりもはるかに低いですが、細菌のアスタキサンチン生産量が低いという問題は、アスタキサンチン合成関連遺伝子を細菌に導入することで改善できます。
細菌発酵によるアスタキサンチンの生産は、天然アスタキサンチンの生産コストを大幅に削減でき、これは将来のアスタキサンチンの工業生産にとって重要です。
3. 酵母
アスタキサンチンの酵母発酵生産には、レッドファイフ酵母、スティッキーレッド酵母、マリンレッド酵母、クリムゾン酵母が主に使用されます。 レッドファイフ酵母のアスタキサンチン生産には次の利点があります。
1. さまざまな炭素源と窒素源を使用してアスタキサンチンを生成できます。
2. 細胞の増殖と再生が速く、高密度培養が可能
3. 短い生産サイクルと低コスト
4. 人体に吸収されやすく、抽出した酵母はそのまま飼料添加物として利用できます。
酵母によるアスタキサンチン生合成経路は 2 つの段階に分かれています。第 1 段階は β-カロテンの合成です。 第 2 段階は、酸化と水酸化による β-カロテンからのアスタキサンチンの生成です。 酵母アスタキサンチンの合成経路は次のとおりです。
酵母アスタキサンチンの合成経路
PART4
アスタキサンチンの精製方法
１、アスタキサンチン壁破壊加工法
アスタキサンチンは細胞内生成物であり、通常、酵母体から抽出される前に、細胞壁の破壊、抽出、精製の段階を経る必要があります。 一般的に使用される壁破壊方法には、機械的方法、化学的方法、酵素的方法、熱処理などがあります。
機械的方法は、機械装置を使用して細胞壁を引き裂き、細胞浸透圧によって内包物を放出する方法であり、主な方法は超音波破砕法、ビーズミル法、スプレー衝撃破砕法、高圧均質化法です。 操作は簡単ですが、場所によっては溶液温度が高くなりすぎてアスタキサンチンが失われやすくなります。
化学的方法としては、主にジメチルスルホキシド法、酸・アルカリ加熱法、有機溶剤浸透法などがあります。 アルカリ抽出や酸分解の壁を破るには、大量のアルカリや有機酸を消費する必要があり、廃液の排出量が増加して環境汚染の原因となるほか、より強い酸やアルカリはアスタキサンチンにダメージを与えます。 乳酸濃度5.55mol/L、破砕温度30℃の破壊抽出法を使用することで、アスタキサンチンへのダメージを軽減できます。
酵素処理条件は穏やかで、設備に必要な要件は低く、このプロセスによる環境への汚染は少なく、抽出されたアスタキサンチンは他の方法で得られるアスタキサンチンよりも安定しています。
活性成分を抽出するために、パルス電場、高圧マイクロ流動化、イオン液体、その他の新興技術など、さまざまな最新の抽出方法が開発されています。
２、アスタキサンチンの抽出方法
アスタキサンチンは脂溶性物質で、水に不溶な有機溶媒に可溶で、アセトン、エタノール、メタノール、石油エーテルなどの極性有機溶媒を使用して抽出できます。 単一溶媒の抽出効果には限界があるため、研究者らは、酢酸エチルとエタノールの2:1混合物を抽出溶液として使用する酸熱法によって抽出されたアスタキサンチンの含有量が、単一溶液の場合よりも大幅に高いことを発見しました。 。
３、アスタキサンチンの精製及び検出方法
アスタキサンチンの精製は主に薄層クロマトグラフィーとカラムクロマトグラフィーで行われます。薄層クロマトグラフィーは粗抽出物の組成を簡単に測定するために使用できます。カラムクロマトグラフィーは、装置が安価で、固定相の交換が容易であるため、最も一般的に使用される精製方法です。 移動相は便利です。
薄層クロマトグラフィーとカラムクロマトグラフィーは精製前プロセスに適しており、分取高速液体クロマトグラフィー (HPLC) は精製後プロセスに使用でき、精製効果は 98% 以上になります。 コストが高くなります。 実験でアスタキサンチンの生成量を迅速に決定するには、通常、紫外可視分光測光法を使用します。
パート5
結論
アスタキサンチンは幅広い開発の可能性を秘めており、医薬品、化粧品、健康製品、飼料添加物などの分野で大きな利用価値と開発スペースを持っています。