Jin, Eon-Seon;Polle, Juergen E.W.;Lee, Hong-Kum;Hyun, Sang-Min;Chang, Man
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제13권2호
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pp.165-174
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2003
Xanthophylls are oxygenated carotenoids that serve a variety of functions in photosynthetic organisms and are essential for survival of the organism. Within the last decade, major nor advances have been made in the elucidation of the molecular genetics and biochemistry of the xanthophyll biosynthesis pathway. Microalgae, yeast, or other microorganisms produce some of the xanthophylls that are being commercially used due to their own color and antioxidant properties. Currently, only a few microalgae are being considered or already being exploitd for the production of high-value xanthophylls. However, new developments in molecular biology have important implications for the commercialization of microalgae, and make the genetic manipulation of the xanthophyll content of microalgae mure attractive for biotechnological purposes. Accordingly, the current review summarizes the general properties of xanthophylls in microalgae and the recent developments in the biotechnological production of xanthophylls.
브로일러에 xanthophylls 급여가 계육의 색깔과 항산화력에 미치는 효과를 구명하기 위하여 본 연구를 실시하였다. 30 ppm의 lutein, canthaxanthin, astasanthin, capsanthin을 생후6주 동안 브로일러에게 급여한 후 도계 처리하였다. 도계후 24시간에 가슴육과 다리육으로 발골하고 정육을 3$^{\circ}C$에 9일 동안 저장하였다. 저장기간 동안 모든 처리구의 pH는 증가하였다. 다리육의 pH는 가슴육에 비해 높은 값을 나타내었으나 처리구간의 차이는 없었다. Xanthophyll을 급여한 브로일러육은 대조구에 비해 저장기간중에 TBARS와 POV가 낮았고, 저장 9일에는 대조구와 비교하여 모든 xnathophylls 급여구에서 유의적으로 낮은 값을 나타내었다(P<0.05). Xanthophyll을 급여하면 육색의 L(명도)값이 감소하고 a(적색도)값이 증가하였다. Astaxanthin을 급여한 브로일러의 가슴육이 저장중 항산화 효과가 있었고, canthaxanthin을 급여한 브로일러의 육이 착색효과가 높았다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 육계에 Xanthophylls를 급여하면 일반육에 비해 육색이 농후해지며 저장 중 지방산화가 억제되는 것으로 나타났다.
크산토필의 첨가 급여가 계란의 난황에서 착색과 항산화 효과에 미치는 영향을 구명하기 위하여 본 실험을 실시하였다. 사료 속에 어떠한 색소도 함유되지 않은 것을 대조구(기본 사료)로 하고, 옥수수와 corn gluten meal이 들어있어 자연 크산토필이 함유된 일반 시판사료를 시험구의 사료로 이용하였다. 50 주령의 갈색 산란계를 이용하여 4주간 사양시험을 실시하였다. 시험구로는 T1(일반 시판사료 + lutein 10ppm + capsanthin 10ppm), T2(T1 + capsanthin 65ppm), T3 (T1 + canthaxanthin 65ppm), T4(T1 + capsanthin 10ppm + canthaxanthin 65ppm), T5(T1 + capsanthin 65ppm + canthaxanthin 10ppm)로 나누어 시험을 수행하였다. 난황의 pH는 처리구간 유의적인 차이를 보이지 않았다. 착색 실험으로 37$^{\circ}C$에서 48시간까지 저장하는 동안 T2~T5 구의 명도(L$^{*}$)가 대조구 또는 T1에 비해 낮았고, 적색도(a$^{*}$)는 더 높았다(P〈0.05). 또한 T2~T5 구의 황색도(b$^{*}$)는 T1에 비해 낮은 값을 보였다. 리포좀 모델시스템에서 산화기간 동안 T1~T5 구가 대조구에 비해 TBARS(O.D.)가 더 낮았고, 급여농도가 높은 T2~T5 구가 T1보다 더 낮았다(P<0.05). 결론적으로 산란계 사료에 lutein, capsanthin, canthaxanthin을 혼합 급여하면 종류와 농도에 따라 난황의 착색에 영향을 미칠 뿐만 아니라 난황의 산화도 지연시킨다는 것을 알 수 있었다.
육계사료에 xanthophylls의 첨가가 닭고기의 지질산화에 미치는 영향을 구명하기 위하여 실시하였다. 사료에 lutein과 apocarotenoic acid ethyl ester(Apo-ester)를 각각 10 ppm과 20 ppm 첨가하여 브로일러를 6주간 사육하였다. 도계후 가슴육과 다리육으로 분리하여 3$^{\circ}C$에서 9일, -18$^{\circ}C$에서의 4개월간 실험을 수행하였다. 냉장저장중 모든 계육의 pH는 증가하였고 xanthophylls 급여육이 대조구보다 높았다. 저장중 TBARS와 POV는 가슴육보다 다리육에서 더 높았다(p<0.05). Xanthophylls 급여육은 대조구에 비해 지질산화가 억제되었고(p<0.05) 가슴육보다는 다리육에서, 냉장기간보다는 냉동기간중에 억제효과가 더 높았다. 첨가농도별 효과를 보면 10ppm보다는 20 ppm 급여육에서 지질산화가 더 억제되었다. Lutein과 apo-ester 급여구간 유의차는 없었으나(p>0.05), lutein 20 ppm 급여육이 가장 높은 항산화 효과를 나타내었다. 따라서, 육계사료에 xanthophylls의 두 종류인 lutein과 apo-ester를 첨가하면 닭고기의 지질산화를 지연시킬 수 있다는 것을 알 수 있었다.
The relative efficiencies of deposition into egg yolk of apo-carotenoic acid ester(APO-E, CAROPHYLL Yellow) and saponified marigold xanthophylls (MX), in the presence of canthaxanthin (CN), were determined using a wheat-based diet. APO-E was deposited with an efficiency of 50 percent and MX with an efficiency between 13 and 20 percent. The dose response relationship for MX was curvilinear with a decreased efficiency at higher concentrations. Canthaxanthin was deposited with and efficiency of 38 percent, irrespective of the source of yellow xanthophylls, up to a dietary concentration of 5.5 mg/kg. At a dietary MX concentration of 8.3 mg/kg the efficiency of deposition of CN declined to 24 percent. The results confirm that the replacement ratio of MX : APO-E is between 3 : 1 and 4 : 1 depending on the dietary inclusion of marigold pigment.
본 시험은 천연 및 합성착색제와 해조부산물의 첨가가 육계의 육성 성적, 착색도, 항산화도 및 색택에 미치는 영향을 구명하기 위하여 실시하였다. 시험사료는 단백질과 에너지를 동일 수준으로 배합하였고, 사료내 xanthophylls 함량은 총 30 ppm이 되도록 하였다. 시험처리구로는 대조구(무첨가구, T1), Oro Glo 첨가구(천연황색소, T2), Kem Glo 첨가구 (천연적색소, T3), canthaxanthin 첨가구(합성적색소, T4), asthaxanthine 첨가구(천연적색소, T5)와 해조부산물 첨가구(T6)로 나누어 5주간 사양시험을 수행하였다. 증체량과 사료 섭취량은 대조구에 비해 T6구에서 유의적으로 낮았으나(p<0.05), 착색제 종류에 따른 차이는 없는 것으로 나타났다. 폐사율은 대조구에 비해 T2, T3 및 T4에서 낮았고, T5 및 T6구에서는 현저하게 높게 나타났다.(p<0.05). 도체율과 복강내지방은 처리구간 착색제에 따른 차이는 볼 수 없었으나, 근위무게는 T6구에서 가장 적은 것으로 나타났다.(p<0.05). 다리 착색도는 대조구와 T6구에서 가장 낮았고(p<0.05), 착색효과에 있어서는 황색 착색제보다 적색 착색제에서, 그리고 합성착색제보다는 천연착색제에 의한 효과가 우수한 것으로 나타났다.(p<0.05). 닭고기의 POV, TBARS 및 pH는 저장 12일 이후 모든 처리구에서 증가하였고(p<0.05), 처리 간 차이는 대조구보다 착색제 첨가구가 높게 나타났다(p<0.05). 육색에서 CIE L$^{*}$ (명도)값과 b$^{*}$ (황색도)값은 저장기간 및 착색제 종류에 따른 차이는 없었다. a$^{*}$ (적색도)값은 저장 12일 후 모든 처리구가 감소(p<0.05)하였으나. T4와 T5구의 a$^{*}$ 값이 다른 처리구에 비하여 높았다.(p<0.05). 이상의 결과를 종합하여 볼 때 xanthophylls 종류에 따라 육색에 영향을 미치고, 저장 중 지방산화가 억제되었다.
본 시험은 시판 착색제의 형태 및 혼합 수준에 따른 산란성적, 난황 착색도 및 난황 지방산 농도에 미치는 영향을 검토하기 위하여 시험 1과 2로 나누어 실시하였다. 실험사료는 에너지와 단백질 수준이 동일하게 배합하였으며, 시험 1의 옥수수 0%사료는 xanthophylls 이 함유되지 않았으며, 시험2의 옥수수 54% 사료는 xanthophylls 수준이 19.34 ppm이었다. 시험 1에서 갈색산란계 480수는 각 처리당 60수씩 8처리로 구분하여 4주간 옥수수가 함유되지 않은 사료에 여러 수준의 천연 및 합성 착색제를 첨가하여 시험에 이용하였다. 시험 2에서는 갈색 산란계 600수를 각 처리당 60수씩 10처리로 구분하여 옥수수가 54%함유된 사료에 천연 및 합성 착색제를 혼합 첨가하여 4주간 시험하였다. 시험 1과 시험 2에서 사료섭취량, 산란율, 난중 및 사료효율은 착색제의 첨가에 따른 영향이 없었으며, 난질에 있어서도 난백고와 haugh unit은 착색제 첨가와 전혀 관련이 없는것으로 나타났다. 시험 1에서 난황 착색도가 Roche color fan 12∼13에 근접하기 위한 천연 적색착색제 첨가 수준은 25∼30 ppm이었고, 합성 red 착색제는 15∼20 ppm이었으며, 본 시험의 조건에서는 천연착색제보다 합성착색제의 착색효과가 우수한 것으로 나타났다. 시험 2에서 착색제 혼합에 따른 착색 효과는 천연 적색착색제를 첨가한 TM2구와 동일한 양의 합성 적색착색제를 첨가한 TM6구를 비교하였을 때, 천연 적색착색제보다 합성 적색착색제의 착색효과가 우수하였으나, 첨가 수준이 높은 TM3와 TM8를 비교하였을 때에는 천연 착색제의 착색효과가 우수한 것으로 나타났다. 난황내 지방산 함량은 착색제 첨가로 인한 영향이 전혀 없는 것으로 나타났다.
사료에 여러 종류의 xanthophylls(lutein, canthaxanthin, astaxanthin, capxanthin)을 30ppm 수준으로 6주간 얻은 닭고기 육균질물의 산화 억제를 구명하기 위해 모델 시스템을 통한 실험을 실시하였다. Xanthophyll을 급여한 계육의 가슴육과 다리육에서 대조에 비해 TBARS (thiobarbituric acid reactive substances) 값이 낮은 것으로 보아 사료 첨가에 의한 고기에서 항산화성을 확인하였다. 특히, 처리구 중 가슴육에서는 lutein이 다리육에서는 lutein과 astaxanthin이 다른 처리구들에 비해 항산화성이 높은 것으로 나타났다.
1994년 5월 대한해협 서수로 표층에서 초미세식물플랑크톤을 분리, 배양하였다. 0.2${\sim}$2.0 ${\mu}m$ 범위에서 여과분리 및 희석법으로 단일종으로 분리하여 f/2 배양액으로 배양하였다. 개체의 외형은 구형이었고 지름은 2 ${\mu}m$ 내외였으며, 배양된 개체군은 황록색을 보여주었다. 표면은 매끈하였고 세포벽으로 싸여진 세포에서 핵, 엽록체, 미토콘드리아, 골기체, 액포 등이 확인되었다. 분리된 종은 엽록소 a와 b를 갖는 색소 구성과 세포막, 틸라코이드막구성, 피레노이드 등을 포함하는 미세구조 특성으로 볼 때 녹조류에 속하는 클로렐라의 일종으로 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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