(57)【要約】カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するための方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかが、脂肪酸エステル化カロチノイドである方法が開示される。この方法は、脂肪酸エステル化カロチノイドを脱エステル化するのに有効な条件下で、このカロチノイドの供給源と有効量のエステラーゼとを接触させ、これによって、このカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大する工程が実行される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するのにおいてエステラーゼの効率を決定する方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかが脂肪酸エステル化カロチノイドである方法であって、
予め選択された実験条件のもとで、このカロチノイドの供給源とエステラーゼとを接触させる工程；ならびに、
このカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分の増大においてエステラーゼの効率を決定するためにカロチノイド検出アッセイを用いる工程、
を包含する方法。
【請求項２】
カロチノイドの前記供給源は、カロチノイドの前記供給源におけるカロチノイドの大部分が前記脂肪酸エステル化カロチノイドである請求項１の方法。
【請求項３】
カロチノイドの前記供給源は、トウガラシである請求項１の方法。
【請求項４】
カロチノイドの前記供給源は、トウガラシ粉末である請求項１の方法。
【請求項５】
カロチノイドの前記供給源は、パプリカである請求項１の方法。
【請求項６】
カロチノイドの前記供給源は、トウガラシオイル抽出物である請求項１の方法。
【請求項７】
カロチノイドの前記供給源は、トウガラシオレオレジンである請求項１の方法。
【請求項８】
カロチノイドの前記供給源は、リンゴ、アンズ、アボガド、ブラッドオレンジ、シマホオズキ、カランボラ、チリ、クレメンタイン、キンカン、ビワ、マンゴー、ミネオーラ、ネクタリン、オレンジ、パパイア、桃、カキ、プラム、ジャガイモ、カボチャ、タンジェリンおよびズッキーニからなる群より選択される請求項１の方法。
【請求項９】
前記エステラーゼは、リパーゼ、カルボキシルエステルエステラーゼ、およびクロロフィラーゼからなる群より選択される請求項１の方法。
【請求項１０】
前記エステラーゼは、リパーゼである請求項１の方法。
【請求項１１】
前記リパーゼは、細菌のリパーゼ、酵母のリパーゼ、カビのリパーゼ、および動物のリパーゼからなる群より選択される請求項１０の方法。
【請求項１２】
前記エステラーゼは固定される請求項１の方法。
【請求項１３】
前記予め選択された実験条件は、以下のうちの少なくとも１つを含む請求項１の方法：
セルロース分解酵素の添加；
タンパク質分解酵素の添加；
ペクチン分解酵素の添加；および
乳化剤の添加。
【請求項１４】
前記セルロース分解酵素は、Ｃ１型β−１，４グルカナーゼ、エキソ−β−１，４グルカナーゼ、エンド−β−１，４−グルカナーゼ、およびβグルコシダーゼからなる群より選択される請求項１３の方法。
【請求項１５】
前記タンパク質分解酵素は、トリプシン、パパイン、キモトリプシン、フィシン、ブロメリン、カテプシン、およびレンニンからなる群より選択される請求項１３の方法。
【請求項１６】
前記ペクチン分解酵素は、ペクチンステラーゼ、ペクチン酸リアーゼ、およびポリガラクトロナーゼからなる群より選択される請求項１３の方法。
【請求項１７】
前記乳化剤は、非エステル乳化剤である請求項１３の方法。
【請求項１８】
前記乳化剤は、レシチンである請求項１７の方法。
【請求項１９】
前記乳化剤は、デオキシコール酸塩である請求項１７の方法。
【請求項２０】
前記乳化剤は、非イオン性界面活性剤である請求項１７の方法。
【請求項２１】
前記乳化剤は、胆汁、アラビアゴム、または遊離脂肪酸の塩に由来する請求項１７の方法。
【請求項２２】
前記カロチノイド検出アッセイは、クロマトグラフィーアッセイである請求項１の方法。
【請求項２３】
前記クロマトグラフィーアッセイは、薄層クロマトグラフィーおよび高速液体クロマトグラフィーからなる群より選択される請求項２２の方法。
【請求項２４】
カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するのにおいて有効なエステラーゼについてスクリーニングする方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかが脂肪酸エステル化カロチノイドである方法であって、
予め選択された実験条件のもとで、このカロチノイドの供給源を別々に、各々のエステラーゼと接触させる工程；ならびに、
このカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分の増大において各々のエステラーゼの効率を決定するためにカロチノイド検出アッセイを用い、これによってこのカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分の増大において有効なエステラーゼについてスクリーニングする工程、
を包含する方法。
【請求項２５】
カロチノイドの前記供給源は、カロチノイドの前記供給源におけるカロチノイドの大部分が前記脂肪酸エステル化カロチノイドである請求項２４の方法。
【請求項２６】
カロチノイドの前記供給源は、トウガラシである請求項２４の方法。
【請求項２７】
カロチノイドの前記供給源は、トウガラシ粉末である請求項２４の方法。
【請求項２８】
カロチノイドの前記供給源は、パプリカである請求項２４の方法。
【請求項２９】
カロチノイドの前記供給源は、トウガラシオイル抽出物である請求項２４の方法。
【請求項３０】
カロチノイドの前記供給源は、トウガラシオレオレジンである請求項２４の方法。
【請求項３１】
カロチノイドの前記供給源は、リンゴ、アンズ、アボガド、ブラッドオレンジ、シマホオズキ、カランボラ、チリ、クレメンタイン、キンカン、ビワ、マンゴー、ミネオーラ、ネクタリン、オレンジ、パパイア、桃、カキ、プラム、ジャガイモ、カボチャ、タンジェリンおよびズッキーニからなる群より選択される請求項２４の方法。
【請求項３２】
前記エステラーゼは、リパーゼ、カルボキシルエステルエステラーゼ、およびクロロフィラーゼからなる群より選択される請求項２４の方法。
【請求項３３】
前記エステラーゼは、リパーゼである請求項２４の方法。
【請求項３４】
前記リパーゼは、細菌のリパーゼ、酵母のリパーゼ、カビのリパーゼ、および動物のリパーゼからなる群より選択される請求項３３の方法。
【請求項３５】
前記エステラーゼは固定される請求項２４の方法。
【請求項３６】
前記予め選択された実験条件は、以下のうちの少なくとも１つを含む請求項２４の方法：
セルロース分解酵素の添加；
タンパク質分解酵素の添加；
ペクチン分解酵素の添加；および
乳化剤の添加。
【請求項３７】
前記セルロース分解酵素は、Ｃ１型β−１，４グルカナーゼ、エキソ−β−１，４グルカナーゼ、エンド−β−１，４−グルカナーゼ、およびβグルコシダーゼからなる群より選択される請求項３６の方法。
【請求項３８】
前記タンパク質分解酵素は、トリプシン、パパイン、キモトリプシン、フィシン、ブロメリン、カテプシン、およびレンニンからなる群より選択される請求項３６の方法。
【請求項３９】
前記ペクチン分解酵素は、ペクチンステラーゼ、ペクチン酸リアーゼ、およびポリガラクトロナーゼからなる群より選択される請求項３６の方法。
【請求項４０】
前記乳化剤は、非エステル乳化剤である請求項３６の方法。
【請求項４１】
前記乳化剤は、レシチンである請求項４０の方法。
【請求項４２】
前記乳化剤は、デオキシコール酸塩である請求項４０の方法。
【請求項４３】
前記乳化剤は、非イオン性界面活性剤である請求項４０の方法。
【請求項４４】
前記乳化剤は、胆汁、アラビアゴム、または遊離脂肪酸の塩に由来する請求項４０の方法。
【請求項４５】
前記カロチノイド検出アッセイは、クロマトグラフィーアッセイである請求項２４の方法。
【請求項４６】
前記クロマトグラフィーアッセイは、薄層クロマトグラフィーおよび高速液体クロマトグラフィーからなる群より選択される請求項４５の方法。
【請求項４７】
カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するための反応条件を最適化する方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかが、エステラーゼを介して、脂肪酸エステル化カロチノイドである方法であって、
予め選択された異なる実験条件のもとで、このカロチノイドの供給源とエステラーゼと接触させる工程；ならびに、
各々の前記予め選択された異なる実験条件のもとで、このカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分の増大におけるエステラーゼの効率を決定するためにカロチノイド検出アッセイを用い、これによって、このカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分の増大のための反応条件を最適化する工程であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかが、エステラーゼを介して、脂肪酸エステル化カロチノイドである工程、
を包含する方法。
【請求項４８】
カロチノイドの前記供給源は、カロチノイドの前記供給源におけるカロチノイドの大部分が前記脂肪酸エステル化カロチノイドである請求項４７の方法。
【請求項４９】
カロチノイドの前記供給源は、トウガラシである請求項４７の方法。
【請求項５０】
カロチノイドの前記供給源は、トウガラシ粉末である請求項４７の方法。
【請求項５１】
カロチノイドの前記供給源は、パプリカである請求項４７の方法。
【請求項５２】
カロチノイドの前記供給源は、トウガラシオイル抽出物である請求項４７の方法。
【請求項５３】
カロチノイドの前記供給源は、トウガラシオレオレジンである請求項４７の方法。
【請求項５４】
カロチノイドの前記供給源は、リンゴ、アンズ、アボガド、ブラッドオレンジ、シマホオズキ、カランボラ、チリ、クレメンタイン、キンカン、ビワ、マンゴー、ミネオーラ、ネクタリン、オレンジ、パパイア、桃、カキ、プラム、ジャガイモ、カボチャ、タンジェリンおよびズッキーニからなる群より選択される請求項４７の方法。
【請求項５５】
前記エステラーゼは、リパーゼ、カルボキシルエステルエステラーゼ、およびクロロフィラーゼからなる群より選択される請求項４７の方法。
【請求項５６】
前記エステラーゼは、リパーゼである請求項４７の方法。
【請求項５７】
前記リパーゼは、細菌のリパーゼ、酵母のリパーゼ、カビのリパーゼ、および動物のリパーゼからなる群より選択される請求項５６の方法。
【請求項５８】
前記エステラーゼは固定される請求項４７の方法。
【請求項５９】
前記予め選択された異なる実験条件は、以下のうちの少なくとも１つを含む請求項４７の方法：
セルロース分解酵素の添加；
タンパク質分解酵素の添加；
ペクチン分解酵素の添加；および
乳化剤の添加。
【請求項６０】
前記セルロース分解酵素は、Ｃ１型β−１，４グルカナーゼ、エキソ−β−１，４グルカナーゼ、エンド−β−１，４−グルカナーゼ、およびβグルコシダーゼからなる群より選択される請求項５９の方法。
【請求項６１】
前記タンパク質分解酵素は、トリプシン、パパイン、キモトリプシン、フィシン、ブロメリン、カテプシン、およびレンニンからなる群より選択される請求項５９の方法。
【請求項６２】
前記ペクチン分解酵素は、ペクチンステラーゼ、ペクチン酸リアーゼ、およびポリガラクトロナーゼからなる群より選択される請求項５９の方法。
【請求項６３】
前記乳化剤は、非エステル乳化剤である請求項５９の方法。
【請求項６４】
前記乳化剤は、レシチンである請求項６３の方法。
【請求項６５】
前記乳化剤はデオキシコール酸塩である請求項６３の方法。
【請求項６６】
前記乳化剤は、非イオン性界面活性剤である請求項６３の方法。
【請求項６７】
前記乳化剤は、胆汁、アラビアゴム、または遊離脂肪酸の塩に由来する請求項６３の方法。
【請求項６８】
前記カロチノイド検出アッセイは、クロマトグラフィーアッセイである請求項４７の方法。
【請求項６９】
前記クロマトグラフィーアッセイは、薄層クロマトグラフィーおよび高速液体クロマトグラフィーからなる群より選択される請求項６８の方法。
【請求項７０】
カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するための方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかが、脂肪酸エステル化カロチノイドである方法であって、脂肪酸エステル化カロチノイドを脱エステル化するのに有効な条件下で、このカロチノイドの供給源と有効量のエステラーゼとを接触させ、これによって、このカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大する工程、を包含する方法。
【請求項７１】
カロチノイドの前記供給源は、カロチノイドの前記供給源におけるカロチノイドの大部分が前記脂肪酸エステル化カロチノイドである請求項７０の方法。
【請求項７２】
カロチノイドの前記供給源は、トウガラシである請求項７０の方法。
【請求項７３】
カロチノイドの前記供給源は、トウガラシ粉末である請求項７０の方法。
【請求項７４】
カロチノイドの前記供給源は、パプリカである請求項７０の方法。
【請求項７５】
カロチノイドの前記供給源は、トウガラシオイル抽出物である請求項７０の方法。
【請求項７６】
カロチノイドの前記供給源は、トウガラシオレオレジンである請求項７０の方法。
【請求項７７】
カロチノイドの前記供給源は、リンゴ、アンズ、アボガド、ブラッドオレンジ、シマホオズキ、カランボラ、チリ、クレメンタイン、キンカン、ビワ、マンゴー、ミネオーラ、ネクタリン、オレンジ、パパイア、桃、カキ、プラム、ジャガイモ、カボチャ、タンジェリンおよびズッキーニからなる群より選択される請求項７０の方法。
【請求項７８】
前記エステラーゼは、リパーゼ、カルボキシルエステルエステラーゼ、およびクロロフィラーゼからなる群より選択される請求項７０の方法。
【請求項７９】
前記エステラーゼは、リパーゼである請求項７０の方法。
【請求項８０】
前記リパーゼは、細菌のリパーゼ、酵母のリパーゼ、カビのリパーゼ、および動物のリパーゼからなる群より選択される請求項７９の方法。
【請求項８１】
前記エステラーゼは固定される請求項７０の方法。
【請求項８２】
脂肪酸エステル化カロチノイドを脱エステル化するのに有効な前記条件は、以下のうちの少なくとも１つを含む請求項７０の方法：
セルロース分解酵素の添加；
タンパク質分解酵素の添加；
ペクチン分解酵素の添加；
乳化剤の添加；および
少なくとも１つの金属イオンの添加。
【請求項８３】
前記少なくとも１つの金属イオンは、Ｃａ＋＋、およびＮａ＋からなる群より選択される請求項８２の方法。
【請求項８４】
前記少なくとも１つの金属イオンの添加は、前記金属イオンの少なくとも１つの塩の添加による請求項８２の方法。
【請求項８５】
前記少なくとも１つの塩は、ＣａＣｌ２およびＮａＣｌからなる群より選択される請求項８２の方法。
【請求項８６】
前記セルロース分解酵素は、Ｃ１型β−１，４グルカナーゼ、エキソ−β−１，４グルカナーゼ、エンド−β−１，４−グルカナーゼ、およびβグルコシダーゼからなる群より選択される請求項８２の方法。
【請求項８７】
前記タンパク質分解酵素は、トリプシン、パパイン、キモトリプシン、フィシン、ブロメリン、カテプシン、およびレンニンからなる群より選択される請求項８２の方法。
【請求項８８】
前記ペクチン分解酵素は、ペクチンステラーゼ、ペクチン酸リアーゼ、およびポリガラクトロナーゼからなる群より選択される請求項８２の方法。
【請求項８９】
前記乳化剤は、非エステル乳化剤である請求項８２の方法。
【請求項９０】
前記乳化剤は、レシチンである請求項８９の方法。
【請求項９１】
前記乳化剤は、デオキシコール酸塩である請求項８９の方法。
【請求項９２】
前記乳化剤は、非イオン性界面活性剤である請求項８９の方法。
【請求項９３】
前記乳化剤は、胆汁、アラビアゴム、または遊離脂肪酸の塩に由来する請求項８９の方法。
【請求項９４】
カロチノイドの供給源から遊離のカロチノイドを抽出する工程をさらに包含する請求項７０の方法。
【請求項９５】
遊離のカロチノイドの増大した画分を有し、かつ請求項７０の方法によって生成されるカロチノイドの供給源。
【請求項９６】
請求項９５のカロチノイドの供給源を含む食品添加物。
【請求項９７】
請求項９５のカロチノイドの供給源を含む飼料添加物。
【請求項９８】
トウガラシオレオレジンを抽出する方法であって：
水中のトウガラシの実をジュースにホモジナイズする工程；
ペレットを得るためにこのジュースを遠心分離する工程；
このペレットをエタノールおよび酢酸エチルと混合する工程；
このペレットをエタノールおよび酢酸エチルとホモジナイズする工程；
乾燥材料を除去する工程；ならびに
トウガラシオレオレジンを得るために溶媒をエバポレートする工程
を包含する方法。
【請求項９９】
前記トウガラシの実と前記水との間の重量比は、水２０〜６０部に対して実が８０〜１２０部である請求項９８の方法。
【請求項１００】
前記トウガラシの実は凍結される請求項９８の方法。
【請求項１０１】
前記トウガラシの実は新鮮である請求項９８の方法。
【請求項１０２】
前記ジュースは、２０，０００〜３０，０００ｇで１０〜３０分間、遠心分離される請求項９８の方法。
【請求項１０３】
前記ペレットは、前記エタノールの１〜３部、および前記酢酸エチルの５〜１５部と混合される請求項９８の方法。
【請求項１０４】
前記乾燥材料を除去する工程は、遠心分離による請求項９８の方法。
【請求項１０５】
前記溶媒をエバポレートする工程は、４０〜５０℃である請求項９８の方法。
【請求項１０６】
前記溶媒をエバポレートする工程は、４０〜５０℃であり、かつ減圧下である請求項９８の方法。
【請求項１０７】
前記溶媒をエバポレートする工程は、減圧下である請求項９８の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野および背景
本発明は、カロチノイドのバイオアベイラビリティを増大する新規な方法に関する。より詳細には、本発明は、オレオレジンを抽出する方法であって、脂肪酸エステル化カロチノイドの形でのカロチノイドの豊富な供給源（詳細には、トウガラシ）における遊離カロチノイドの含量を増大させる方法に関する。本発明はさらに、脂肪酸エステル化カロチノイドの形でのカロチノイドの豊富な供給源からの遊離カロチノイドの抽出、ならびに遊離カロチノイドを含む食品添加物および飼料添加物に関する。
【０００２】
カロチノイドの化学および生化学：
カロチノイドは、豊富な結合体化した二重結合系を有するイソプレノイド化合物であり、大きいイソプレノイドまたはテルペノイド経路の分枝としてメバロン酸を介してアセチルコエンザイムＡから生合成される（Ｂｒｉｔｔｏｎ，１９９６）。それらは、以下の２つの主なクラスに分けられる；カロチン［非環式（リコピン）および環式（β−カロチン）］、およびキサントフィル（例えば、カプサンチン）。純粋なポリエン炭化水素であるカロチンと対照的に、キサントフィルはまた、ヒドロキシル基、エポキシ基、およびケト基を含む。植物および微生物のみがカロチノイドを合成するが、それらは、飼料および食物によって動物またはヒトの組織に到達され、それが、これらの化合物を吸収、改変、および貯蔵する能力を有する（Ｇｏｏｄｗｉｎ；１９８０）。
【０００３】
天然に見出される６４０を超えるカロチノイドのうちで、約２０が代表的なヒトの食餌に存在する。これらのカロチノイドのうち、１４だけ、およびそれらの代謝物のうちのいくつかが、血液および組織において同定されている（Ｇｅｒｓｔｅｒ，１９９７；Ｋｈａｃｋｉｃｋら、１９９５；Ｏｓｈｉｍａら、１９９７）。
【０００４】
集光性アンテナの一部として、カロチノイドは、光子を吸収して、そのエネルギーをクロロフィルに移行することができ、これによって４５０〜５７０ｎｍの範囲の光の集光を補助する［以下を参照のこと：Ｃｏｇｄｅｌｌ  ＲＪ、およびＦｒａｎｋ  ＨＡ（１９８７）Ｈｏｗ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄｓ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ  ｉｎ  ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ｂａｃｔｅｒｉａ．Ｂｉｏｃｈｉｍ  Ｂｉｏｐｈｙｓ  Ａｃｔａ  ８９５：６３〜７９；Ｃｏｇｄｅｌｌ  Ｒ（１９８８）Ｔｈｅ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｉｇｍｅｎｔｓ  ｉｎ  ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔｓ．：Ｇｏｏｄｗｉｎ  ＴＷ（編）Ｐｌａｎｔ  Ｐｉｇｍｅｎｔｓ，１８３〜２５５頁、Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ，Ｌｏｎｄｏｎ；Ｆｒａｎｋ  ＨＡ、Ｖｉｏｌｅｔｔｅ  ＣＡ、Ｔｒａｕｔｍａｎ  ＪＫ、Ｓｈｒｅｖｅ  ＡＰ、Ｏｗｅｎｓ  ＴＧ、およびＡｌｂｒｅｃｈｔ  ＡＣ（１９９１）Ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄｓ  ｉｎ  ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ：ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ａｎｄ  ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ．Ｐｕｒｅ  Ａｐｐｌ  Ｃｈｅｍ  ６３：１０９〜１１４；Ｆｒａｎｋ  ＨＡ、Ｆａｒｈｏｏｓｈ  Ｒ、Ｄｅｃｏｓｔｅｒ  Ｂ、およびＣｈｒｉｓｔｅｎｓｅｎ  ＲＬ（１９９２）Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｆｅａｔｕｒｅｓ  ｔｈａｔ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｔｈｅ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  ｏｆ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ−ｔｏ−ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ  ｅｎｅｒｇｙ  ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｉｎ  ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ．：Ｍｕｒａｔａ  Ｎ（編）Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ｉｎ  Ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，第１巻、１２５〜１２８頁、Ｋｌｕｗｅｒ、Ｄｏｒｄｒｅｃｈｔ；ならびに、Ｃｏｇｄｅｌｌ  ＲＪ、およびＧａｒｄｉｎｅｒ  ＡＴ（１９９３）Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄｓ  ｉｎ  ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ．Ｍｅｔｈ  Ｅｎｚｙｍｏｌ  ２１４：１８５〜１９３］。カロチノイドは、光合成生物体における集光性アンテナのタンパク質−色素複合体の不可欠な構成要素であるが、それらはまた、光合成反応中心の重要な成分でもある。
【０００５】
総カロチノイドのほとんどは、集光性複合体ＩＩに位置する［Ｂａｓｓｉ  Ｒ、Ｐｉｎｅａｗ  Ｂ、Ｄａｉｎｅｓｅ  Ｐ、およびＭａｒｑｕａｒｔｔ  Ｊ（１９９３）Ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ  ｂｉｎｄｉｎｇ  ｐｒｏｔｅｉｎｓ  ｏｆ  ｐｈｏｔｏｓｙｓｔｅｍ  ＩＩ．Ｅｕｒ  Ｊ  Ｂｉｏｃｈｅｍ  ２１２：２９７〜３０２］。光合成的に活性なカロチノイドタンパク質の同定および集光系におけるそれらの正確な位置は未知である。好熱性藍色細菌Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ  ｓｐ．の光合成的に活性なクロロフィル−タンパク質複合体におけるカロチノイドを、指向性サンプルの線形二色性分光法によって検討した［以下を参照のこと：Ｂｒｅｔｏｎ  Ｊ、およびＫａｔｏ  Ｓ（１９８７）Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｐｉｇｍｅｎｔｓ  ｉｎ  ｐｈｏｔｏｓｙｓｔｅｍ  ＩＩ：ｌｏｗ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｌｉｎｅａｒ−ｄｉｃｈｒｏｉｓｍ  ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  ａ  ｃｏｒｅ  ｐａｒｔｉｃｌｅ  ａｎｄ  ｏｆ  ｉｔｓ  ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ−ｐｒｏｔｅｉｎ  ｓｕｂｕｎｉｔｓ  ｉｓｏｌａｔｅｄ  ｆｒｏｍ  Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ  ｓｐ．Ｂｉｏｃｈｉｍ  Ｂｉｏｐｈｙｓ  Ａｃｔａ［８９２］：［９９〜１０７］。これらの複合体は、主に、膜の面に対して密接に方向付けられる、βカロチンプール（約５０５および４７０ｎｍを吸収する）を含んだ。光合成的に不活性なクロロフィル−タンパク質複合体において、βカロチンは、約４９５ｎｍ、および４６５ｎｍを吸収し、そしてこの分子は膜平面に垂直に方向付けられる。
【０００６】
カロチノイドが、藍色細菌光化学系（ＰＳ）ＩＩに関連するという証拠が記載されている［以下を参照のこと：Ｓｕｚｕｋｉ  Ｒ、およびＦｕｊｉｔａ  Ｙ（１９７７）Ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ  ｐｈｏｔｏｂｌｅａｃｈｉｎｇ  ｉｎｄｕｃｅｄ  ｂｙ  ｔｈｅ  ａｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ｒｅａｃｔｉｏｎ  ｃｅｎｔｅｒ  ＩＩ：ＤＣＭＵ  ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ．Ｐｌａｎｔ  Ｃｅｌｌ  Ｐｈｙｓｉｏｌ  １８：６２５〜６３１；ならびに，Ｎｅｗｍａｎ  ＰＪ、およびＳｈｅｒｍａｎ  ＬＡ（１９７８）Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｈｏｔｏｓｙｓｔｅｍ  Ｉ  ａｎｄ  ＩＩ  ｍｅｍｂｒａｎｅ  ｐａｒｔｉｃｌｅｓ  ｆｒｏｍ  ｔｈｅ  ｂｌｕｅ−ｇｒｅｅｎ  ａｌｇａ  Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ  ｃｅｄｒｏｒｕｍ．Ｂｉｏｃｈｉｍ  Ｂｉｏｐｈｙｓ  Ａｃｔａ  ５０３：３４３〜３６１］。ＰＳ  ＩＩの反応中心コアには２つのβカロチン分子が存在する［以下を参照のこと：Ｏｈｎｏ  Ｔ、Ｓａｔｏｈ  Ｋ、およびＫａｔｏｈ  Ｓ（１９８６）Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｕｒｉｆｉｅｄ  ｏｘｙｇｅｎ−ｅｖｏｌｖｉｎｇ  ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ  ｆｒｏｍ  ｔｈｅ  ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｉｃ  ｃｙａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ  ｓｐ．Ｂｉｏｃｈｉｍ  Ｂｉｏｐｈｙｓ  Ａｃｔａ  ８５２：１〜８；Ｇｏｕｎａｒｉｓ  Ｋ，Ｃｈａｐｍａｎ  ＤＪ  ａｎｄ  Ｂａｒｂｅｒ  Ｊ（１９８９）Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ［Ｄ１／Ｄ２／ｃｙｔｏｃｈｒｏｍｅ  ｂ−５５９  ｃｏｍｐｌｅｘ  ｆｒｏｍ  Ｓｙｎｅｃｈｏｃｙｓｔｉｓ  ＰＣＣ６８０３．Ｂｉｏｃｈｉｍ  Ｂｉｏｐｈｙｓ  Ａｃｔａ  ９７３：２９６〜３０１；および、Ｎｅｗｅｌｌ  ＲＷ，ｖａｎ  Ａｍｅｒｏｎｇｅｎ  Ｈ，Ｂａｒｂｅｒ  Ｊ、およびｖａｎ  Ｇｒｏｎｄｅｌｌｅ  Ｒ（１９９３）Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｒｅａｃｔｉｏｎ  ｃｅｎｔｅｒ  ｏｆ  ｐｈｏｔｏｓｙｓｔｅｍ  ＩＩ  ｕｓｉｎｇ  ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  ｌｉｇｈｔ：Ｅｖｉｄｅｎｃｅ  ｆｏｒ  β−ｃａｒｏｔｅｎｅ  ｅｘｃｉｔｏｒｓ  ｉｎ  ＰＳ  ＩＩ  ｒｅａｃｔｉｏｎ  ｃｅｎｔｅｒｓ．Ｂｉｏｃｈｉｍ  Ｂｉｏｐｈｙｓ  Ａｃｔａ  １０５７：２３２〜２３８］。このＰＳＩＩの反応中心コアの正確な機能は、依然として不明確である［これは、以下によって概説されている：Ｓａｔｏｈ  Ｋ（１９９２）Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ａｎｄ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ＰＳ  ＩＩ  ｒｅａｃｔｉｏｎ  ｃｅｎｔｅｒ．、Ｍｕｒａｔａ  Ｎ（編）Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ｉｎ  Ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，第２巻，３〜１２頁．Ｋｌｕｗｅｒ，Ｄｏｒｄｒｅｃｈｔ］。これらの２つのカップリングしたβカロチン分子は、単離されたＰＳ  ＩＩ反応中心における光損傷からクロロフィルＰ６８０を保護することが実証されており［以下を参照のこと：Ｄｅ  Ｌａｓ  Ｒｉｖａｓ  Ｊ、Ｔｅｌｆｅｒ  Ａ、およびＢａｒｂｅｒ  Ｊ（１９９３）２−ｃｏｕｐｌｅｄ  β−ｃａｒｏｔｅｎｅ  ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ  ｐｒｏｔｅｃｔ  Ｐ６８０  ｆｒｏｍ  ｐｈｏｔｏｄａｍａｇｅ  ｉｎ  ｉｓｏｌａｔｅｄ  ＰＳ  ＩＩ  ｒｅａｃｔｉｏｎ  ｃｅｎｔｅｒｓ．Ｂｉｏｃｈｉｍ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．Ａｃｔａ  １１４２：１５５〜１６４］、そしてこのことは、ＰＳ  ＩＩのＤ１サブユニットの分解に対する保護に関連し得る［以下を参照のこと：Ｓａｎｄｍａｎｎ  Ｇ（１９９３）Ｇｅｎｅｓ  ａｎｄ  ｅｎｚｙｍｅｓ  ｉｎｖｏｌｖｅｄ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｄｅｓａｔｕｒａｔｉｏｎ  ｒｅａｃｔｉｏｎｓ  ｆｒｏｍ  ｐｈｙｔｏｅｎｅ  ｔｏ  ｌｙｃｏｐｅｎｅ．（抄録），第１０回国際カロチノイドシンポジウム、トロンヘイム  ＣＬ１−２］。高度に精製された、好熱性藍色細菌Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｕｓ  ｓｐ．の酸素発生ＰＳＩＩ複合体の集光性色素は、５０個のクロロフィルａおよび７個のβカロチン分子からなるのであって、キサントフィル分子からなるのではない［以下を参照のこと：Ｏｈｎｏ  Ｔ、Ｓａｔｏｈ  Ｋ、およびＫａｔｏｈ  Ｓ（１９８６）Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｕｒｉｆｉｅｄ  ｏｘｙｇｅｎ−ｅｖｏｌｖｉｎｇ  ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ  ｆｒｏｍ  ｔｈｅ  ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｉｃ  ｃｙａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ  ｓｐ．Ｂｉｏｃｈｉｍ  Ｂｉｏｐｈｙｓ  Ａｃｔａ  ８５２：１〜８］。βカロチンは、緑藻類における活性なＰＳ  ＩＩの構築において役割を果たすことが示されている［以下を参照のこと：Ｈｕｍｂｅｃｋ  Ｋ、Ｒｏｍｅｒ  Ｓ、およびＳｅｎｇｅｒ  Ｈ（１９８９）Ｅｖｉｄｅｎｃｅ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌ  ｒｏｌｅ  ｏｆ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ａｓｓｅｍｂｌｙ  ｏｆ  ａｎ  ａｃｔｉｖｅ  ＰＳ  ＩＩ．Ｐｌａｎｔａ  １７９：２４２〜２５０］。
【０００７】
Ｐｈｏｒｍｉｄｉｕｍ  ｌｕｒｉｄｕｍ由来のＰＳ  Ｉの単離された複合体（Ｐ７００あたり４０個のクロロフィルを含む）は、平均１．３分子のβカロチンを含んだ［以下を参照のこと：Ｔｈｏｒｎｂｅｒ  ＪＰ、Ａｌｂｅｒｔｅ  ＲＳ、Ｈｕｎｔｅｒ  ＦＡ、Ｓｈｉｏｚａｗａ  ＪＡ、およびＫａｎ  ＫＳ（１９７６）Ｔｈｅ  ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｐｌａｎｔ  ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ｕｎｉｔ．Ｂｒｏｏｋｈａｖｅｎ  Ｓｙｍｐ  Ｂｉｏｌｏｇｙ  ２８：１３２〜１４８］。ｐ７００あたり、１３０±５分子のアンテナクロロフィルを含む、Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ  ｓｐ．株  ＰＣＣ６３０１由来のＰＳ  Ｉ粒子の調製において、１６分子のカロチノイドが検出された［以下を参照のこと：Ｌｕｎｄｅｌｌ  ＤＪ、Ｇｌａｚｅｒ  ＡＮ、Ｍｅｌｉｓ  Ａ、およびＭａｌｋｉｎ  Ｒ（１９８５）Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｃｙａｎｏｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｐｈｏｔｏｓｙｓｔｅｍ  Ｉ  ｃｏｍｐｌｅｘ．Ｊ  Ｂｉｏｌ  Ｃｈｅｍ  ２６０：６４６〜６５４］。βカロチン、およびキサントフィルクリプトキサンチン、およびイソクリプトキサンチンの実質的な含量が、好熱性藍色細菌Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ  ｅｌｏｎｇａｔｕｓのＰＳ  Ｉ色素−タンパク質複合体において検出された［以下を参照のこと：Ｃｏｕｆａｌ  Ｊ，Ｈｌａｎｄｉｋ  Ｊ、およびＳｏｆｒｏｖａ  Ｄ（１９８９）Ｔｈｅ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ  ｃｏｎｔｅｎｔ  ｏｆ  ｐｈｏｔｏｓｙｓｔｅｍ  １  ｐｉｇｍｅｎｔ−ｐｒｏｔｅｉｎ  ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｃｙａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ  ｅｌｏｎｇａｔｕｓ．Ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃａ  ２３：６０３〜６１６］。４つのポリペプチド（６２ｋＤａ、６０ｋＤａ、１４ｋＤａ、および１０ｋＤａ）からなる、好熱性藍色細菌Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ  ｓｐ．由来のＰＳ  Ｉのサブユニットのタンパク質複合体構造は、Ｐ７００あたり約１０個のβカロチンを含んだ［以下を参照のこと：Ｔａｋａｈａｓｈｉ  Ｙ、Ｈｉｒｏｔａ  Ｋ、およびＫａｔｏｈ  Ｓ（１９８５）Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｆｏｒｍｓ  ｏｆ  Ｐ７００−ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ  ａ−ｐｒｏｔｅｉｎ  ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ  ｆｒｏｍ  Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ  ｓｐ．：ｔｈｅ  ｉｒｏｎ，ｑｕｉｎｏｎｅ  ａｎｄ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ  ｃｏｎｔｅｎｔｓ．Ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈ  Ｒｅｓ  ６：１８３〜１９２］。このカロチノイドは、機能的、かつアンテナのクロロフィルａを担持する大型ポリペプチドに排他的に結合される。これらの複合体の蛍光励起スペクトルによって、βカロチンが、ＰＳ  Ｉについての有効なアンテナとして働くことが示唆された。
【０００８】
述べたとおり、カロチノイドのさらなる本質的な機能は、クロロフィルの励起された三重項状態によって生じる、光合成器官における光酸化過程に対して保護することである。９個以上の炭素間二重結合のπ電子共役を有するカロチノイド分子は、クロロフィルからの三重項状態のエネルギーを吸収して、これによって有害な一重項状態の酸素ラジカルの形成を防止することができる。Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ  ｓｐ．においては、カロチノイドの三重項状態は、閉鎖したＰＳ  ＩＩ中心でモニターされて、その約２５ナノ秒の上昇反応速度論は、アンテナにおけるクロロフィル三重項からのエネルギー移動に起因する［以下を参照のこと：Ｓｃｈｌｏｄｄｅｒ  Ｅ、およびＢｒｅｔｔｅｌ  Ｋ（１９８８）Ｐｒｉｍａｒｙ  ｃｈａｒｇｅ  ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｃｌｏｓｅｄ  ｐｈｏｔｏｓｙｓｔｅｍ  ＩＩ  ｗｉｔｈ  ａ  ｌｉｆｅｔｉｍｅ  ｏｆ  １１  ｎａｎｏｓｅｃｏｎｄｓ．Ｆｌａｓｈ−ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ  ｗｉｔｈ  ｏｘｙｇｅｎ−ｅｖｏｌｖｉｎｇ  ｐｈｏｔｏｓｙｓｔｅｍ  ＩＩ  ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ  ｆｒｏｍ  Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ．Ｂｉｏｃｈｉｍ  Ｂｉｏｐｈｙｓ  Ａｃｔａ  ９３３：２２〜３４］。このプロセス（ラジカル対形成の収率に比べて低い収率を有する）が、過剰励起に起因する障害からクロロフィルを保護するのに役割を果たすということが考えられる。
【０００９】
インビボにおけるカロチノイドの保護的な役割は、酸素による光合成を実施する全ての生物体においてカロチノイド生合成を阻害する、ノルフルラゾンのような白化型除草剤の使用を通じて解明されている［以下によって概説されている：Ｓａｎｄｍａｎｎ  Ｇ、およびＢｏｇｅｒ  Ｐ（１９８９）Ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ  ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｂｙ  ｈｅｒｂｉｃｉｄｅｓ．Ｉｎ：Ｂｏｇｅｒ  Ｐ、およびＳａｎｄｍａｎｎ  Ｇ（編）Ｔａｒｇｅｔ  Ｓｉｔｅｓ  ｏｆ  Ｈｅｒｂｉｃｉｄｅ  Ａｃｔｉｏｎ，２５〜４４頁、ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ，Ｂｏｃａ  Ｒａｔｏｎ，Ｆｌｏｒｉｄａ］。明野におけるノルフルラゾンを用いた処理は、カロチノイドおよびクロロフィルの両方のレベルの低下をもたらすが、暗野においては、クロロフィルレベルは影響されない。ピリジノン除草剤、フッ化物で処理したＯｓｃｉｌｌａｔｏｒｉａ  ａｇａｒｄｈｉｉの細胞における光合成効率の阻害は、ミクソキサントフィル、ゼアキサンチン、およびβカロチンの相対的な量の減少に起因しており、これが、次に、クロロフィル分子の光酸化を生じた［以下を参照のこと：Ｃａｎｔｏ  ｄｅ  Ｌｏｕｒａ  Ｉ、Ｄｕｂａｃｑ  ＪＰ、およびＴｈｏｍａｓ  ＪＣ（１９８７）Ｔｈｅ  ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｆ  ｎｉｔｒｏｇｅｎ  ｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ  ｏｎ  ｐｉｇｍｅｎｔｓ  ａｎｄ  ｌｉｐｉｄｓ  ｏｆ  ｃｉａｎｏｂａｃｔｅｒｉａ．Ｐｌａｎｔ  Ｐｈｙｓｉｏｌ  ８３：８３８〜８４３］。
【００１０】
ゼアキサンチンが分散される必要がある植物において、非発光性の様式で、アンテナクロロフィルの過剰な励起エネルギーが実証されている［以下を参照のこと：Ｄｅｍｍｉｇ−Ａｄａｍｓ  Ｂ（１９９０）Ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄｓ  ａｎｄ  ｐｈｏｔｏｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  ｉｎ  ｐｌａｎｔｓ：ａ  ｒｏｌｅ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｘａｎｔｈｏｐｈｙｌｌ  ｚｅａｘａｎｔｈｉｎ．Ｂｉｏｃｈｉｍ  Ｂｉｏｐｈｙｓ  Ａｃｔａ  １０２０：１〜２４；ならびに、Ｄｅｍｍｉｇ−Ａｄａｍｓ  Ｂ、およびＡｄａｍｓ  ＷＷ  ＩＩＩ（１９９０）Ｔｈｅ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ  ｚｅａｘａｎｔｈｉｎ  ａｎｄ  ｈｉｇｈ−ｅｎｅｒｇｙ−ｓｔａｔｅ  ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ  ｏｆ  ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ．Ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈ  Ｒｅｓ  ２５：１８７〜１９７］。藻類および植物において、ゼアキサンチンを生成するビオラキサンチンの光誘導性深部酸化は、光保護過程に関連する［以下によって概説される：Ｄｅｍｍｉｇ−Ａｄａｍｓ  Ｂ、およびＡｄａｍｓ  ＷＷ  ＩＩＩ（１９９２）Ｐｈｏｔｏｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｏｔｈｅｒ  ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ  ｏｆ  ｐｌａｎｔｓ  ｔｏ  ｈｉｇｈ  ｌｉｇｈｔ  ｓｔｒｅｓｓ．Ａｎｎ  Ｒｅｖ  Ｐｌａｎｔ  Ｐｈｙｓｉｏｌ  Ｐｌａｎｔ  Ｍｏｌ  Ｂｉｏｌ  ４３：５９９〜６２６］。ビオラキサンチンの光誘導性深部酸化および逆反応（暗野で生じる）は、「キサントフィルサイクル」として公知である［以下を参照のこと：Ｄｅｍｍｉｇ−Ａｄａｍｓ  Ｂ、およびＡｄａｍｓ  ＷＷ  ＩＩＩ（１９９２）Ｐｈｏｔｏｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｏｔｈｅｒ  ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ  ｏｆ  ｐｌａｎｔｓ  ｔｏ  ｈｉｇｈ  ｌｉｇｈｔ  ｓｔｒｅｓｓ．Ａｎｎ  Ｒｅｖ  Ｐｌａｎｔ  Ｐｈｙｓｉｏｌ  Ｐｌａｎｔ  Ｍｏｌ  Ｂｉｏｌ  ４３：５９９〜６２６］。藍色細菌地衣類（いかなるゼアキサンチンも含まず、おそらく放射エネルギーを散逸できない）は、高い光強度に敏感である；藻類地衣類（ゼアキサンチンを含む）は、高い光ストレスに対して、より耐性である［以下を参照のこと：Ｄｅｍｍｉｇ−Ａｄａｍｓ  Ｂ，Ａｄａｍｓ  ＷＷ  ＩＩＩ，Ｇｒｅｅｎ  ＴＧＡ，Ｃｚｙｇａｎ  ＦＣ  ａｎｄ  Ｌａｎｇｅ  ＯＬ（１９９０）Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ  ｔｏ  ｌｉｇｈｔ  ｓｔｒｅｓｓ  ｉｎ  ｔｗｏ  ｌｉｃｈｅｎｓ  ｆｏｒｍｉｎｇ  ａ  ｐｈｙｃｏｓｙｍｂｉｏｄｅｍｅ，ｏｎｅ  ｐａｒｔｎｅｒ  ｐｏｓｓｅｓｓｉｎｇ  ａｎｄ  ｏｎｅ  ｌａｃｋｉｎｇ  ｔｈｅ  ｘａｎｔｈｏｐｈｙｌｌ  ｃｙｃｌｅ．Ｏｅｃｏｌｏｇｉａ  ８４：４５１〜４５６；Ｄｅｍｍｉｇ−Ａｄａｍｓ  Ｂ、およびＡｄａｍｓ  ＷＷ  ＩＩＩ（１９９３）Ｔｈｅ  ｘａｎｔｈｏｐｈｙｌｌ  ｃｙｃｌｅ，ｐｒｏｔｅｉｎ  ｔｕｒｎｏｖｅｒ，ａｎｄ  ｔｈｅ  ｈｉｇｈ  ｌｉｇｈｔ  ｔｏｌｅｒａｎｃｅ  ｏｆ  ｓｕｎ−ａｃｃｌｉｍａｔｅｄ  ｌｅａｖｅｓ．Ｐｌａｎｔ  Ｐｈｙｓｉｏｌ  １０３：１４１３〜１４２０；ならびに、Ｄｅｍｍｉｇ−Ａｄａｍｓ  Ｂ（１９９０）Ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄｓ  ａｎｄ  ｐｈｏｔｏｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  ｉｎ  ｐｌａｎｔｓ：ａ  ｒｏｌｅ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｘａｎｔｈｏｐｈｙｌｌ  ｚｅａｘａｎｔｈｉｎ．Ｂｉｏｃｈｉ���  Ｂｉｏｐｈｙｓ  Ａｃｔａ  １０２０：１〜２４］。藻類および植物と比べて、藍色細菌は、キサントフィルサイクルを有さない。しかし、それらは、豊富な量のゼアキサンチン、および他のキサントフィルを含み、これが、クロロフィルの光保護を支持し得る。
【００１１】
他の機能のいくつかは、カロチノイドに帰せられている。近紫外線（ＵＶ）照射によって生じた損傷種に対して、カロチノイドが保護する可能性は、藍色細菌であるＧｌｏｅｎｃａｐｓａ  ａｌｐｉｃｏｌａのＵＶ耐性変異体におけるβカロチンの蓄積を描写する結果によって示唆される［以下を参照のこと、Ｂｕｃｋｌｅｙ  ＣＥ、およびＨｏｕｇｈｔｏｎ  ＪＡ（１９７６）Ａ  ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｆ  ｎｅａｒ  ＵＶ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｏｎ  ｔｈｅ  ｐｉｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｂｌｕｅ−ｇｒｅｅｎ  ａｌｇａ  Ｇｌｏｅｏｃａｐｓａ  ａｌｐｉｃｏｌａ．Ａｒｃｈ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ  １０７：９３〜９７］。このことは、カロチノイドを生成するＥｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ細胞において、より洗練されて実証されている［以下を参照のこと：Ｔｕｖｅｓｏｎ  ＲＷ、およびＳａｎｄｍａｎｎ  Ｇ（１９９３）Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  ｂｙ  ｃｌｏｎｅｄ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ  ｇｅｎｅｓ  ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ  ｉｎ  Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ  ａｇａｉｎｓｔ  ｐｈｏｔｏｔｏｘｉｃ  ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ  ａｃｔｉｖａｔｅｄ  ｂｙ  ｎｅａｒ−ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  ｌｉｇｈｔ．Ｍｅｔｈ  Ｅｎｚｙｍｏｌ  ２１４：３２３〜３３０］。酸素ラジカル種をクエンチする能力に起因して、カロチノイドは有効な抗酸化剤（酸化防止剤）であり、それによって、酸化的障害から細胞を保護する。カロチノイドのこの機能は、事実上全ての生物体において重要である［以下を参照のこと：Ｋｒｉｎｓｋｙ  ＮＩ（１９８９）Ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ  ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄｓ．Ｆｒｅｅ  Ｒａｄｉｃａｌ  Ｂｉｏｌ  Ｍｅｄ  ７：［６１７〜６３５］；ならびにＰａｌｏｚｚａ  ＰおよびＫｒｉｎｓｋｙ  ＮＩ（１９９２）Ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ  ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｆ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄｓ  ｉｎ  ｖｉｖｏ  ａｎｄ  ｉｎ  ｖｉｔｒｏ−ａｎ  ｏｖｅｒｖｉｅｗ．Ｍｅｔｈ  Ｅｎｚｙｍｏｌ  ２１３：４０３〜４２０］。他の細胞機能は、たとえ間接的であっても、カロチノイドによって影響され得る。
【００１２】
花卉および果実において、カロチノイドは、花粉媒介者および種子の伝播者の誘引を容易にする。この後者の局面は、農業に非常に関連する。果実および花卉における色素沈着のタイプおよび程度は、多くの作物のうちでもとりわけ最も重要な特性である。これが、重要であるのは、これらの産物の色はしばしば、消費者に対するその魅力を決定し、従ってその市場価値を増大させることができるからである。
【００１３】
カロチノイドは、食品産業において、着色剤として重要な商業的用途を有する。なぜなら、それらは、毒性がないからである［以下を参照のこと：Ｂａｕｅｒｎｆｅｉｎｄ  ＪＣ（１９８１）Ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄｓ  ａｓ  ｃｏｌｏｒａｎｔｓ  ａｎｄ  ｖｉｔａｍｉｎ  Ａ  ｐｒｅｃｕｒｓｏｒｓ．Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ，Ｌｏｎｄｏｎ］。トマトの実の赤い色は、有色体において、果実の熟成の間に蓄積するリコピンによって得られる。トマト抽出物は、高い含量のリコピン（乾燥重量で８０％を超える）を含み、食品着色料としての産業上の用途のために世界中で商業的に生産される。さらに、魚および鳥類の肉、羽または卵は、与えられた食餌のカロチノイドの色を前提としており、従ってカロチノイドは、家禽のため、および水産養殖における食餌性添加物中に頻繁に用いられる。特定の藍色細菌種、例えば、Ｓｐｉｒｕｌｉｎａ  ｓｐ．［以下を参照のこと：Ｓｏｍｍｅｒ  ＴＲ、Ｐｏｔｔｓ  ＷＴ、およびＭｏｒｒｉｓｓｙ  ＮＭ（１９９０）Ｒｅｃｅｎｔ  ｐｒｏｇｒｅｓｓ  ｉｎ  ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ  ｍｉｃｒｏａｌｇａｅ  ｉｎ  ａｑｕａｃｕｌｔｕｒｅ．Ｈｙｄｒｏｂｉｏｌｏｇｉａ  ２０４／２０５：４３５〜４４３］は、動物およびヒトの食品栄養補充物の生成のために水産養殖において繁殖される。結果的に、これらの藍色細菌種におけるカロチノイド、主にβカロチンの含量は、生物工学において重要な商業的意味を有する。
【００１４】
ほとんどのカロチノイドは、８個のＣ５イソプレノイド単位から構築されたＣ４０炭化水素骨格から構成されており、一連の共役二重結合を含む。カロチンは、酸素原子を含まず、１または２個の末端環を含む線形または環状のいずれかの分子である。キサントフィルは、カロチンの酸素化誘導体である。種々のグリコシル化カロチノイドおよびカロチノイドエステルが同定されている。Ｃ４０骨格は、さらに伸長されて、Ｃ４５もしくはＣ５０のカロチノイドが得られてもよいし、または短縮されてアポカロチノイドが得られてもよい。いくつかの非光合成細菌はまた、Ｃ３０カロチノイドを合成する。カロチノイドについての一般的な背景は、以下から理解できる：Ｇｏｏｄｗｉｎ  ＴＷ（１９８０）Ｔｈｅ  Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄｓ，第１巻，第２版、Ｃｈａｐｍａｎ、およびＨａｌｌ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ；ならびにＧｏｏｄｗｉｎ  ＴＷ  ａｎｄ  Ｂｒｉｔｔｏｎ  Ｇ（１９８８）Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ａｎｄ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄｓ．Ｉｎ：Ｇｏｏｄｗｉｎ  ＴＷ（編）Ｐｌａｎｔ  Ｐｉｇｍｅｎｔｓ，６２〜１３２頁．Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ。
【００１５】
６４０を超える異なる天然に存在するカロチノイドが、現在までに特徴付けられており、従って、カロチノイドは、微生物、真菌、藻類、植物、および動物において見出される黄色、橙色、および赤色の種々の色合いのほとんどの原因である。カロチノイドは、全ての光合成生物体、ならびにいくつかの非光合成細菌および真菌によって合成されるが、それらはまた、摂食によって、動物界全体に広範に分布される。
【００１６】
カロチノイドは、光合成生物およびいくつかの微生物においてのみ、イソプレノイド前駆体から新しく合成され、それらは、代表的には、光合成膜、細胞膜、および細胞壁において、タンパク質複合体に蓄積する。
【００１７】
βカロチンの生合成経路において、４つの酵素が、中央イソプレノイド経路のゲラニルゲラニルピロリン酸をβカロチンに変換する。カロチノイドは、一般的なイソプレノイド生合成経路から生成される。この経路は、数十年間にわたって公知であったが、つい最近、そして主に遺伝生物学および分子生物学の使用によって、カロチノイド生物発生に関与する分子機構のいくつかが解明されてきた。これは、フィトエンをカロチンおよびキサントフィルに転化するのに関与する酵素のほとんどが不安定な膜会合タンパク質であり、可溶化の際に活性を失うという事実に起因する［以下を参照のこと：Ｂｅｙｅｒ  Ｐ、Ｗｅｉｓｓ  Ｇ、およびＫｌｅｉｎｉｇ  Ｈ（１９８５）Ｓｏｌｕｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｒｅｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｍｅｍｂｒａｎｅ−ｂｏｕｎｄ  ｃａｒｏｔｅｎｏｇｅｎｉｃ  ｅｎｚｙｍｅｓ  ｆｒｏｍ  ｄａｆｆｏｄｉｌｅ  ｃｈｒｏｍｏｐｌａｓｔｓ．Ｅｕｒ  Ｊ  Ｂｉｏｃｈｅｍ  １５３：３４１〜３４６；ならびにＢｒａｍｌｅｙ  ＰＭ（１９８５）Ｔｈｅ  ｉｎ  ｖｉｔｒｏ  ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄｓ．Ａｄｖ  Ｌｉｐｉｄ  Ｒｅｓ  ２１：２４３〜２７９］。
【００１８】
カロチノイドは、イソプレノイド前駆体から合成される。イソプレノイド生合成の中央経路が開始するときは、アセチルＣｏＡをメバロン酸に転化することを伴うと見なされ得る。Ｄ３−イソペンテニルピロリン酸（ＩＰＰ）（Ｃ５分子）は、メバロン酸塩から形成され、これは、全ての長鎖イソプレノイドについての基礎単位である。ＩＰＰのジメチルアリルピロリン酸（ＤＭＡＰＰ）への異性化後、ＩＰＰの３つのさらなる分子が合わされて、Ｃ２０分子であるゲラニルゲラニルピロリン酸（ＧＧＰＰ）を生じる。これらの１’−４縮合反応は、プレニルトランスフェラーゼによって触媒される［以下を参照のこと：Ｋｌｅｉｎｉｇ  Ｈ（１９８９）Ｔｈｅ  ｒｏｌｅ  ｏｆ  ｐｌａｓｔｉｄｓ  ｉｎ  ｉｓｏｐｒｅｎｏｉｄ  ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ．Ａｎｎ  Ｒｅｖ  Ｐｌａｎｔ  Ｐｈｙｓｉｏｌ  Ｐｌａｎｔ  Ｍｏｌ  Ｂｉｏｌ  ４０：３９〜５９］。植物においては、同じ酵素であるＧＧＰＰシンターゼが、ＤＭＡＰＰからＧＧＰＰへの全ての反応を実行するという証拠が存在する［以下を参照のこと：Ｄｏｇｂｏ  Ｏ、およびＣａｍａｒａ  Ｂ（１９８７）Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｉｓｏｐｅｎｔｅｎｙｌ  ｐｙｒｏｐｈｏｓｐｈａｔｅ  ｉｓｏｍｅｒａｓｅ  ａｎｄ  ｇｅｒａｎｙｌｇｅｒａｎｙｌ  ｐｙｒｏｐｈｏｓｐｈａｔｅ  ｓｙｎｔｈａｓｅ  ｆｒｏｍ  Ｃａｐｓｉｃｕｍ  ｃｈｒｏｍｏｐｌａｓｔｓ  ｂｙ  ａｆｆｉｎｉｔｙ  ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ．Ｂｉｏｃｈｉｍ  Ｂｉｏｐｈｙｓ  Ａｃｔａ  ９２０：１４０〜１４８；ならびに、Ｌａｆｅｒｒｉｅｒｅ  Ａ、およびＢｅｙｅｒ  Ｐ（１９９１）Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｇｅｒａｎｙｌｇｅｒａｎｙｌ  ｄｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ  ｓｙｎｔｈａｓｅ  ｆｒｏｍ  Ｓｉｎａｐｉｓ  ａｌｂａ  ｅｔｉｏｐｌａｓｔｓ．Ｂｉｏｃｈｉｍ  Ｂｉｏｐｈｙｓ  Ａｃｔａ  ２１６：１５６〜１６３］。
【００１９】
カロチノイド合成に特異的な第一の工程は、プレフィトエンピロリン酸（ＰＰＰＰ）を生成するためのＧＧＰＰの２つの分子の頭−頭縮合である。ピロリン酸の除去後、ＧＧＰＰを、１５−ｃｉｓ−フィトエン（無色のＣ４０炭化水素分子）に転化する。この２段階反応は、藍色細菌および植物の両方において、単一の遺伝子（ｃｒｔＢ）によってコードされる酵素である、可溶性酵素、フィトエンシンターゼによって触媒される［以下を参照のこと：Ｃｈａｍｏｖｉｔｚ  Ｄ、Ｍｉｓａｗａ  Ｎ、Ｓａｎｄｍａｎｎ  Ｇ、およびＨｉｒｓｃｈｂｅｒｇ  Ｊ（１９９２）Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｃｌｏｎｉｎｇ  ａｎｄ  ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｉｎ  Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ  ｏｆ  ａ  ｃｙａｎｏｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｇｅｎｅ  ｃｏｄｉｎｇ  ｆｏｒ  ｐｈｙｔｏｅｎｅ  ｓｙｎｔｈａｓｅ，ａ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ  ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｅｎｚｙｍｅ．ＦＥＢＳ  Ｌｅｔｔ  ２９６：３０５〜３１０；Ｒａｙ  ＪＡ、Ｂｉｒｄ  ＣＲ、Ｍａｕｎｄｅｒｓ  Ｍ、Ｇｒｉｅｒｓｏｎ  Ｄ、およびＳｃｈｕｃｈ  Ｗ（１９８７）Ｓｅｑｕｅｎｃｅ  ｏｆ  ｐＴＯＭ５，ａ  ｒｉｐｅｎｉｎｇ  ｒｅｌａｔｅｄ  ｃＤＮＡ  ｆｒｏｍ  ｔｏｍａｔｏ．Ｎｕｃｌ  Ａｃｉｄｓ  Ｒｅｓ  １５：１０５８７〜１０５８８；Ｃａｍａｒａ  Ｂ（１９９３）Ｐｌａｎｔ  ｐｈｙｔｏｅｎｅ  ｓｙｎｔｈａｓｅ  ｃｏｍｐｌｅｘ−ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ３  ｅｎｚｙｍｅｓ，ｉｍｍｕｎｏｌｏｇｙ，ａｎｄ  ｂｉｏｇｅｎｅｓｉｓ．Ｍｅｔｈ  Ｅｎｚｙｍｏｌ  ２１４：３５２〜３６５］。この経路における引き続く段階の全てが、膜において起こる。４つの不飽和化（脱水素）反応が、フィトエンを、フィトフルエン、ζ−カロチン、およびニューロスポレンを介してリコピンに転化する。各々の不飽和化が、共役した二重結合の数を２つまで増大し、その結果、共役した二重結合の数は、フィトエンでの３つから、リコピンでの１１まで増大する。
【００２０】
フィトエンの酵素的脱水素の分子機構については比較的わずかしか公知ではない［以下を参照のこと：Ｊｏｎｅｓ  ＢＬ、およびＰｏｒｔｅｒ  ＪＷ（１９８６）Ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  ｃａｒｏｔｅｎｅｓ  ｉｎ  ｈｉｇｈｅｒ  ｐｌａｎｔｓ．ＣＲＣ  Ｃｒｉｔ  Ｒｅｖ  Ｐｌａｎｔ  Ｓｃｉ  ３：２９５〜３２４；ならびに、Ｂｅｙｅｒ  Ｐ，Ｍａｙｅｒ  Ｍ、およびＫｌｅｉｎｉｎｇ  Ｈ（１９８９）Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｘｙｇｅｎ  ａｎｄ  ｔｈｅ  ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ  ｉｏｓｏｍｅｒｉｓｍ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｓ  ａｒｅ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｃａｒｏｔｅｎｅ  ｄｅｓａｔｕｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｃｙｃｌｉｚａｔｉｏｎ  ｒｅａｃｔｉｏｎｓ  ｉｎ  ｄａｆｆｏｄｉｌ  ｃｈｒｏｍｏｐｌａｓｔｓ．Ｅｕｒ  Ｊ  Ｂｉｏｃｈｅｍ  １８４：１４１〜１５０］。藍色細菌、藻類、および植物においては、最初の２つの不飽和化（１５−ｃｉｓ−フィトエンからζカロチン）は、単一の膜結合酵素であるフィトエンデサチュラーゼによって触媒されることが確認されている［以下を参照のこと：Ｊｏｎｅｓ  ＢＬ  ａｎｄ  Ｐｏｒｔｅｒ  ＪＷ（１９８６）Ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  ｃａｒｏｔｅｎｅｓ  ｉｎ  ｈｉｇｈｅｒ  ｐｌａｎｔｓ．ＣＲＣ  Ｃｒｉｔ  Ｒｅｖ  Ｐｌａｎｔ  Ｓｃｉ  ３：２９５〜３２４；ならびに、Ｂｅｙｅｒ  Ｐ、Ｍａｙｅｒ  Ｍ、およびＫｌｅｉｎｉｇ  Ｈ（１９８９）Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｘｙｇｅｎ  ａｎｄ  ｔｈｅ  ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ  ｉｏｓｏｍｅｒｉｓｍ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｓ  ａｒｅ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｃａｒｏｔｅｎｅ  ｄｅｓａｔｕｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｃｙｃｌｉｚａｔｉｏｎ  ｒｅａｃｔｉｏｎｓ  ｉｎ  ｄａｆｆｏｄｉｌ  ｃｈｒｏｍｏｐｌａｓｔｓ．Ｅｕｒ  Ｊ  Ｂｉｏｃｈｅｍ  １８４：１４１〜１５０］。ζカロチン産物は、ほとんどがａｌｌ−ｔｒａｎｓ構造であるので、ｃｉｓ−ｔｒａｎｓ異性化は、この不飽和化段階において推定される。藍色細菌におけるフィトエンデサチュラーゼポリペプチドの一次構造は、藻類および植物の一次構造に対して保存されている（同一な残基が６５％を上回る）［以下を参照のこと：Ｐｅｃｋｅｒ  Ｉ、Ｃｈａｍｏｖｉｔｚ  Ｄ、Ｌｉｎｄｅｎ  Ｈ、Ｓａｎｄｍａｎｎ  Ｇ、およびＨｉｒｓｃｈｂｅｒｇ  Ｊ（１９９２）Ａ  ｓｉｎｇｌｅ  ｐｏｌｙｐｅｐｔｉｄｅ  ｃａｔａｌｙｚｉｎｇ  ｔｈｅ  ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｏｆ  ｐｈｙｔｏｅｎｅ  ｔｏ  ζ−ｃａｒｏｔｅｎｅ  ｉｓ  ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｌｌｙ  ｒｅｇｕｌａｔｅｄ  ｄｕｒｉｎｇ  ｔｏｍａｔｏ  ｆｒｕｉｔ  ｒｉｐｅｎｉｎｇ．Ｐｒｏｃ  Ｎａｔｌ  Ａｃａｄ  Ｓｃｉ  ＵＳＡ  ８９：４９６２〜４９６６；Ｐｅｃｋｅｒ  Ｉ、Ｃｈａｍｏｖｉｔｚ  Ｄ、Ｍａｎｎ  Ｖ、Ｓａｎｄｍａｎｎ  Ｇ、Ｂｏｇｅｒ  Ｐ、およびＨｉｒｓｃｈｂｅｒｇ  Ｊ（１９９３）Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ  ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｉｎ  ｐｌａｎｔｓ：ｔｈｅ  ｐｈｙｔｏｅｎｅ  ｄｅｓａｔｕｒａｓｅ  ｇｅｎｅ  ｉｎ  ｔｏｍａｔｏ．Ｉｎ：Ｍｕｒａｔａ  Ｎ（編）Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ｉｎ  Ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，第３巻，１１〜１８頁．Ｋｌｕｗｅｒ，Ｄｏｒｄｒｅｃｔｈｔ］。さらに、同じインヒビターが、２つの系においてフィトエンデサチュラーゼをブロックする［以下を参照のこと：Ｓａｎｄｍａｎｎ  Ｇ、およびＢｏｇｅｒ  Ｐ（１９８９）Ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ  ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｂｙ  ｈｅｒｂｉｃｉｄｅｓ．Ｉｎ：Ｂｏｇｅｒ  Ｐ、およびＳａｎｄｍａｎｎ  Ｇ（編）Ｔａｒｇｅｔ  Ｓｉｔｅｓ  ｏｆ  Ｈｅｒｂｉｃｉｄｅ  Ａｃｔｉｏｎ，２５〜４４頁．ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ，Ｂｏｃａ  Ｒａｔｏｎ，Ｆｌｏｒｉｄａ］。結果的に、藍色細菌および植物において、フィトエンおよびフィトフルエンの不飽和化を触媒する酵素は、同様の生化学的特性および分子特性（他の微生物におけるフィトエンデサチュラーゼ（不飽和化酵素）の特性とは別個である）を有するという可能性が極めて高い。このような相違の１つは、Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ  ｃａｐｓｕｌａｔｕｓ、Ｅｒｗｉｎｉａ  ｓｐ．または真菌由来のフィトエンデサチュラーゼ（不飽和化酵素）が、フィトエンを、それぞれニューロスポレン、リコピン、または３，４−デヒドロリコピンに転化するということである。
【００２１】
ラッパスイセン有色体における［以下を参照のこと：Ｂｅｙｅｒ  Ｐ、Ｍａｙｅｒ  Ｍ、およびＫｌｅｉｎｉｇ  Ｈ（１９８９）Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｘｙｇｅｎ  ａｎｄ  ｔｈｅ  ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ  ｉｏｓｏｍｅｒｉｓｍ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｓ  ａｒｅ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｃａｒｏｔｅｎｅ  ｄｅｓａｔｕｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｃｙｃｌｉｚａｔｉｏｎ  ｒｅａｃｔｉｏｎｓ  ｉｎ  ｄａｆｆｏｄｉｌ  ｃｈｒｏｍｏｐｌａｓｔｓ．Ｅｕｒ  Ｊ  Ｂｉｏｃｈｅｍ  １８４：１４１〜１５０］、およびＳｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ  ｓｐ．株ＰＣＣ  ７９４２の無細胞系における［以下を参照のこと：Ｓａｎｄｍａｎｎ  Ｇ  ａｎｄ  Ｋｏｗａｌｃｚｙｋ  Ｓ（１９８９）Ｉｎ  ｖｉｔｒｏ  ｃａｒｏｔｅｎｏｇｅｎｅｓｉｓ  ａｎｄ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｐｈｙｔｏｅｎｅ  ｄｅｓａｔｕｒａｓｅ  ｒｅａｃｔｉｏｎ  ｉｎ  Ａｎａｃｙｓｔｉｓ．Ｂｉｏｃｈｅｍ  Ｂｉｏｐｈｙｓ  Ｒｅｓ  Ｃｏｍ  １６３：９１６〜９２１］、フィトエンの不飽和化は、潜在的な最終電子受容体としての分子酸素に依存するが、酸素は、この反応に直接は関与しない。デヒドロゲナーゼ電子トランスフェラーゼの機構は、デヒドロゲナーゼ−モノオキシゲナーゼの脱水素機構よりも藍色細菌中で支持された［以下を参照のこと：Ｓａｎｄｍａｎｎ  Ｇ、およびＫｏｗａｌｃｚｙｋ  Ｓ（１９８９）Ｉｎ  ｖｉｔｒｏ  ｃａｒｏｔｅｎｏｇｅｎｅｓｉｓ  ａｎｄ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｐｈｙｔｏｅｎｅ  ｄｅｓａｔｕｒａｓｅ  ｒｅａｃｔｉｏｎ  ｉｎ  Ａｎａｃｙｓｔｉｓ．Ｂｉｏｃｈｅｍ  Ｂｉｏｐｈｙｓ  Ｒｅｓ  Ｃｏｍ  １６３：９１６〜９２１］。保存されたＦＡＤ−結合モチーフが、全てのフィトエンデサチュラーゼ（その一次構造は分析されている）に存在する［以下を参照のこと：Ｐｅｃｋｅｒ  Ｉ、Ｃｈａｍｏｖｉｔｚ  Ｄ、Ｌｉｎｄｅｎ  Ｈ、Ｓａｎｄｍａｎｎ  Ｇ、およびＨｉｒｓｃｈｂｅｒｇ  Ｊ（１９９２）Ａ  ｓｉｎｇｌｅ  ｐｏｌｙｐｅｐｔｉｄｅ  ｃａｔａｌｙｚｉｎｇ  ｔｈｅ  ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｏｆ  ｐｈｙｔｏｅｎｅ  ｔｏ  ζ−ｃａｒｏｔｅｎｅ  ｉｓ  ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｌｌｙ  ｒｅｇｕｌａｔｅｄ  ｄｕｒｉｎｇ  ｔｏｍａｔｏ  ｆｒｕｉｔ  ｒｉｐｅｎｉｎｇ．Ｐｒｏｃ  Ｎａｔｌ  Ａｃａｄ  Ｓｃｉ  ＵＳＡ  ８９：４９６２〜４９６６；Ｐｅｃｋｅｒ  Ｉ、Ｃｈａｍｏｖｉｔｚ  Ｄ、Ｍａｎｎ  Ｖ、Ｓａｎｄｍａｎｎ  Ｇ、Ｂｏｇｅｒ  Ｐ、およびＨｉｒｓｃｈｂｅｒｇ  Ｊ（１９９３）Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ  ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｉｎ  ｐｌａｎｔｓ：ｔｈｅ  ｐｈｙｔｏｅｎｅ  ｄｅｓａｔｕｒａｓｅ  ｇｅｎｅ  ｉｎ  ｔｏｍａｔｏ．Ｉｎ：Ｍｕｒａｔａ  Ｎ（編）Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ｉｎ  Ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，第３巻，１１〜１８頁．Ｋｌｕｗｅｒ，Ｄｏｒｄｒｅｃｔｈｔ］。トウガラシにおけるフィトエンデサチュラーゼ酵素は、タンパク質結合したＦＡＤを含むことが示された［以下を参照のこと：Ｈｕｇｕｅｎｅｙ  Ｐ、Ｒｏｍｅｒ  Ｓ、Ｋｕｎｔｚ  Ｍ、およびＣａｍａｒａ  Ｂ（１９９２）Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａ��ｉｏｎ  ａｎｄ  ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｃｌｏｎｉｎｇ  ｏｆ  ａ  ｆｌａｖｏｐｒｏｔｅｉｎ  ｃａｔａｌｙｚｉｎｇ  ｔｈｅ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  ｐｈｙｔｏｆｌｕｅｎｅ  ａｎｄ  ζ−ｃａｒｏｔｅｎｅ  ｉｎ  Ｃａｐｓｉｃｕｍ  ｃｈｒｏｍｏｐｌａｓｔｓ．Ｅｕｒ  Ｊ  Ｂｉｏｃｈｅｍ  ２０９：３９９〜４０７］。フィトエンデサチュラーゼは、膜に位置するので、さらなる可溶性の酸化還元成分が予想される。この仮定上の成分は、示唆されるとおり、ＮＡＤ（Ｐ）＋［以下を参照のこと：Ｍａｙｅｒ  ＭＰ、Ｎｉｅｖｅｌｓｔｅｉｎ  Ｖ、およびＢｅｙｅｒ  Ｐ（１９９２）Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ＮＡＤＰＨ  ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  ｏｘｉｄｏｒｅｄｕｃｔａｓｅ  ｆｒｏｍ  ｃｈｒｏｍｏｐｌａｓｔｓ  ｏｆ  Ｎａｒｃｉｓｓｕｓ  Ｐｓｅｕｄｏｎａｒｃｉｓｓｕｓ−ａ  ｒｅｄｏｘ−ｍｅｄｉａｔｏｒ  ｐｏｓｓｉｂｌｙ  ｉｎｖｏｌｖｅｄ  ｉｎ  ｃａｒｏｔｅｎｅ  ｄｅｓａｔｕｒａｔｉｏｎ．Ｐｌａｎｔ  Ｐｈｙｓｉｏｌ  Ｂｉｏｃｈｅｍ  ３０：３８９〜３９８］、または別の電子および水素の担体（例えば、キノン）を使用し得る。Ｓｙｎｅｃｈｏｃｙｓｔｉｓ  ｓｐ．株ＰＣＣ  ６７１４、およびＡｎａｂａｅｎａ  ｖａｒｉａｂｉｌｉｓ株ＡＴＣＣ  ２９４１３におけるフィトエンデサチュラーゼの細胞位置は、特異的な抗体を用いて、主に（８５％）、光合成チラコイド膜であることが決定された［以下を参照のこと：Ｓｅｒｒａｎｏ  Ａ、Ｇｉｍｅｎｅｚ  Ｐ、Ｓｃｈｍｉｄｔ  Ａ、およびＳａｎｄｍａｎｎ  Ｇ（１９９０）Ｉｍｍｕｎｏｃｙｔｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｈｙｔｏｅｎｅ  ｄｅｓａｔｕｒａｓｅ  ｉｎ  ｐｈｏｔｏａｕｔｏｔｒｏｐｈｉｃ  Ｐｒｏｋａｒｙｏｔｅｓ．Ｊ  Ｇｅｎ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ  １３６：２４６５〜２４６９］。
【００２２】
藍色細菌藻類および植物において、ζカロチンは、ニューロスポレンを介してリコピンに転化される。単一の酵素によって行われることが予測される、酵素的機構についてはほとんど未知である［以下を参照のこと：Ｌｉｎｄｅｎ  Ｈ、Ｖｉｏｑｕｅ  Ａ、およびＳａｎｄｍａｎｎ  Ｇ（１９９３）Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ  ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｇｅｎｅ  ｃｏｄｉｎｇ  ｆｏｒ  ζ−ｃａｒｏｔｅｎｅ  ｄｅｓａｔｕｒａｓｅ  ｆｒｏｍ  Ａｎａｂａｅｎａ  ＰＣＣ  ７１２０  ｂｙ  ｈｅｔｅｒｏｌｏｇｏｕｓ  Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ．ＦＥＭＳ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ  Ｌｅｔｔ  １０６：９９〜１０４］。Ａｎａｂａｅｎａ  ｓｐ．株ＰＣＣ  ７１２０におけるζカロチンデサチュラーゼの推定アミノ酸配列は、フィトエンデサチュラーゼにおいて見出されたモチーフと類似のジヌクレオチド結合モチーフを含む。
【００２３】
２つの環化反応が、リコピンをβカロチンに転化する。Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ  ｓｐ．株ＰＣＣ  ７９４２において［以下を参照のこと：Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍ  ＦＸ  Ｊｒ、Ｃｈａｍｏｖｉｔｚ  Ｄ、Ｍｉｓａｗａ  Ｎ、Ｇａｎｔｔ  Ｅ、およびＨｉｒｓｃｈｂｅｒｇ  Ｊ（１９９３）Ｃｌｏｎｉｎｇ  ａｎｄ  ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｉｎ  Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ  ｏｆ  ａ  ｃｙａｎｏｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｇｅｎｅ  ｆｏｒ  ｌｙｃｏｐｅｎｅ  ｃｙｃｌａｓｅ，ｔｈｅ  ｅｎｚｙｍｅ  ｔｈａｔ  ｃａｔａｌｙｚｅｓ  ｔｈｅ  ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  β−ｃａｒｏｔｅｎｅ．ＦＥＢＳ  Ｌｅｔｔ  ３２８：１３０〜１３８］、および植物において［以下を参照のこと：Ｃａｍａｒａ  Ｂ、およびＤｏｇｂｏ  Ｏ（１９８６）Ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｓｏｌｕｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｌｙｃｏｐｅｎｅ  ｃｙｃｌａｓｅ  ｆｒｏｍ  Ｃａｐｓｉｃｕｍ  ｃｈｒｏｍｏｐｌａｓｔ  ｍｅｍｂｒａｎｅｓ．Ｐｌａｎｔ  Ｐｈｙｓｉｏｌ  ８０：１７２〜１８４］、これらの２つの環化が、単一の酵素、リコピンシクラーゼによって触媒されるという証拠が得られている。膜結合した酵素は、トリエチルアミン化合物、ＣＰＴＡ、およびＭＰＴＡによって阻害される［以下を参照のこと：Ｓａｎｄｍａｎｎ  Ｇ、およびＢｏｇｅｒ  Ｐ（１９８９）Ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ  ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｂｙ  ｈｅｒｂｉｃｉｄｅｓ．Ｉｎ：Ｂｏｇｅｒ  Ｐ、およびＳａｎｄｍａｎｎ  Ｇ（編）Ｔａｒｇｅｔ  Ｓｉｔｅｓ  ｏｆ  Ｈｅｒｂｉｃｉｄｅ  Ａｃｔｉｏｎ，２５〜４４頁．ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ，Ｂｏｃａ  Ｒａｔｏｎ，Ｆｌｏｒｉｄａ］。藍色細菌は、β環化のみを実行し、従って、εカロチン、δカロチン、およびαカロチン、ならびにそれらの酸化誘導体を含まない。直線リコピン分子の末端でＣ１，２−二重結合が、Ｃ−５，６二重結合の位置に折り畳まれ、その後にＣ−６からの水素原子の損失が続くとき、β環は、「カルボニウムイオン」中間体の形成を通じて形成される。７，８結合が二重結合でない環状カロチンは報告されていない。従って、リコピンにおけるような完全な不飽和化、またはニューロスポレンにおけるような少なくとも半分子の不飽和化が、この反応に必須である。リコピンの環化は、酸素を必要としない脱水素反応を含む。この反応のための補因子は未知である。ジヌクレオチド結合ドメインは、Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ  ｓｐ．株ＰＣＣ  ７９４２のリコピンシクラーゼポリペプチドにおいて見出され、このことはリコピンシクラーゼとの補酵素としてのＮＡＤ（Ｐ）またはＦＡＤを意味する。
【００２４】
種々の酸素含有側鎖（例えば、ヒドロキシ部分、メトキシ部分、オキソ部分、エポキシ部分、アルデヒド部分、またはカルボン酸部分）の付加によって、種々のキサントフィル種を形成する。キサントフィルの形成についてはほとんど公知ではない。βカロチンの水酸化は、混合機能オキシダーゼ反応において分子酸素を必要とする。
【００２５】
経路全体についての酵素をコードする遺伝子のクラスターは、紅色光合成細菌Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ  ｃａｐｓｕｌａｔｕｓから［以下を参照のこと：Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ  ＧＡ、Ａｌｂｅｒｔｉ  Ｍ、Ｌｅａｃｈ  Ｆ、およびＨｅａｒｓｔ  ＪＥ（１９８９）Ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ，ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ，ａｎｄ  ｎａｔｕｒｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｐｒｏｔｅｉｎ  ｐｒｏｄｕｃｔｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ  ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｇｅｎｅ  ｃｌｕｓｔｅｒ  ｏｆ  Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ  ｃａｐｓｕｌａｔｕｓ．Ｍｏｌ  Ｇｅｎ  Ｇｅｎｅｔ  ２１６：２５４〜２６８］、および非光合成細菌Ｅｒｗｉｎｉａ  ｈｅｒｂｉｃｏｌａから［以下を参照のこと：Ｓａｎｄｍａｎｎ  Ｇ、Ｗｏｏｄｓ  ＷＳ、およびＴｕｖｅｓｏｎ  ＲＷ（１９９０）Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄｓ  ｉｎ  Ｅｒｗｉｎｉａ  ｈｅｒｂｉｃｏｌａ  ａｎｄ  ｉｎ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄ  Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ  ｓｔｒａｉｎ．  ＦＥＭＳ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ  Ｌｅｔｔ  ７１：７７〜８２；Ｈｕｎｄｌｅ  ＢＳ、Ｂｅｙｅｒ  Ｐ、Ｋｌｅｉｎｉｇ  Ｈ、Ｅｎｇｌｅｒｔ  Ｈ、およびＨｅａｒｓｔ  ＪＥ（１９９１）Ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄｓ  ｏｆ  Ｅｒｗｉｎｉａ  ｈｅｒｂｉｃｏｌａ  ａｎｄ  ａｎ  Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ  ＨＢ１０１  ｓｔｒａｉｎ  ｃａｒｒｙｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｅｒｗｉｎｉａ  ｈｅｒｂｉｃｏｌａ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ  ｇｅｎｅ  ｃｌｕｓｔｅｒ．Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍ  Ｐｈｏｔｏｂｉｏｌ  ５４：８９〜９３；ならびに、Ｓｃｈｎｕｒｒ  Ｇ、Ｓｃｈｍｉｄｔ  Ａ、およびＳａｎｄｍａｎｎ  Ｇ（１９９１）Ｍａｐｐｉｎｇ  ｏｆ  ａ  ｃａｒｏｔｅｎｏｇｅｎｉｃ  ｇｅｎｅ  ｃｌｕｓｔｅｒ  ｆｒｏｍ  Ｅｒｗｉｎｉａ  ｈｅｒｂｉｃｏｌａ  ａｎｄ  ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｉｘ  ｇｅｎｅｓ．ＦＥＭＳ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ  Ｌｅｔｔ  ７８：１５７〜１６２］、およびＥｒｗｉｎｉａ  ｕｒｅｄｏｖｏｒａ［以下を参照のこと：Ｍｉｓａｗａ  Ｎ、Ｎａｋａｇａｗａ  Ｍ、Ｋｏｂａｙａｓｈｉ  Ｋ、Ｙａｍａｎｏ  Ｓ、Ｉｚａｗａ  Ｉ、Ｎａｋａｍｕｒａ  Ｋ、およびＨａｒａｓｈｉｍａ  Ｋ（１９９０）Ｅｌｕｃｉｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｅｒｗｉｎｉａ  ｕｒｅｄｏｖｏｒａ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ  ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ｐａｔｈｗａｙ  ｂｙ  ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ｇｅｎｅ  ｐｒｏｄｕｃｔｓ  ｉｎ  Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ．Ｊ  Ｂａｃｔｅｒｉｏｌ  １７２：６７０４〜６７１２］からクローニングされた。２つの遺伝子である、ＧＧＰＰシンターゼについてのａｌ−３［以下を参照のこと：Ｎｅｌｓｏｎ  ＭＡ、Ｍｏｒｅｌｌｉ  Ｇ、Ｃａｒａｔｔｏｌｉ  Ａ、Ｒｏｍａｎｏ  Ｎ、およびＭａｃｉｎｏ  Ｇ（１９８９）Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｃｌｏｎｉｎｇ  ｏｆ  ａ  Ｎｅｕｒｏｓｐｏｒａ  ｃｒａｓｓａ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ  ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ｇｅｎｅ（ａｌｂｉｎｏ−３）ｒｅｇｕｌａｔｅｄ  ｂｙ  ｂｌｕｅ  ｌｉｇｈｔ  ａｎｄ  ｔｈｅ  ｐｒｏｄｕｃｔｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｗｈｉｔｅ  ｃｏｌｌａｒ  ｇｅｎｅｓ．Ｍｏｌ  Ｃｅｌｌ  Ｂｉｏｌ  ９：１２７１〜１２７６；ならびにＣａｒａｔｔｏｌｉ  Ａ、Ｒｏｍａｎｏ  Ｎ、Ｂａｌｌａｒｉｏ  Ｐ、Ｍｏｒｅｌｌｉ  Ｇ、およびＭａｃｉｎｏ  Ｇ（１９９１）Ｔｈｅ  Ｎｅｕｒｏｓｐｏｒａ  ｃｒａｓｓａ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ  ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ｇｅｎｅ（ａｌｂｉｎｏ  ３）．Ｊ  Ｂｉｏｌ  Ｃｈｅｍ  ２６６：５８５４〜５８５９］、およびフィトエンデサチュラーゼについてのａｌ−１［以下を参照のこと：Ｓｃｈｍｉｄｈａｕｓｅｒ  ＴＪ、Ｌａｕｔｅｒ  ＦＲ、Ｒｕｓｓｏ  ＶＥＡ、およびＹａｎｏｆｓｋｙ  Ｃ（１９９０）Ｃｌｏｎｉｎｇ  ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ  ａｎｄ  ｐｈｏｔｏｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａｌ−１，ａ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ  ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ｇｅｎｅ  ｏｆ  Ｎｅｕｒｏｓｐｏｒａ  ｃｒａｓｓａ．Ｍｏｌ  Ｃｅｌｌ  Ｂｉｏｌ  １０：５０６４〜５０７０］を、真菌Ｎｅｕｒｏｓｐｏｒａ  ｃｒａｓｓａからクローニングした。しかし、藍色細菌または植物から対応する遺伝子をクローニングするための異種の分子プローブとしてこれらの遺伝子を用いる試みは、十分な配列類似性がないせいで、成功しなかった。
【００２６】
カロチノイド合成酵素の第一の「植物型」遺伝子を、分子遺伝的アプローチを用いて藍色細菌からクローニングした。フィトエンデサチュラーゼの遺伝子をクローニングするための第一段階において、フィトエンデサチュラーゼ特異的インヒビターであるノルフラゾンに対して抵抗性である多数の変異体をＳｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ  ｓｐ．株ＰＣＣ  ７９４２において単離した［以下を参照のこと：Ｌｉｎｄｅｎ  Ｈ、Ｓａｎｄｍａｎｎ  Ｇ、Ｃｈａｍｏｖｉｔｚ  Ｄ、Ｈｉｒｓｃｈｂｅｒｇ  Ｊ、およびＢｏｇｅｒ  Ｐ（１９９０）Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ  ｍｕｔａｎｔｓ  ｓｅｌｅｃｔｅｄ  ａｇａｉｎｓｔ  ｔｈｅ  ｂｌｅａｃｈｉｎｇ  ｈｅｒｂｉｃｉｄｅ  ｎｏｒｆｌｕｒａｚｏｎ．Ｐｅｓｔｉｃ  Ｂｉｏｃｈｅｍ  Ｐｈｙｓｉｏｌ  ３６：４６〜５１］。次いで、野生型株を除草剤耐性に形質転換することによって、ノルフラゾン耐性を付与する遺伝子をクローニングした［以下を参照のこと：Ｃｈａｍｏｖｉｔｚ  Ｄ、Ｐｅｃｋｅｒ  Ｉ、およびＨｉｒｓｃｈｂｅｒｇ  Ｊ（１９９１）Ｔｈｅ  ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｂａｓｉｓ  ｏｆ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｔｏ  ｔｈｅ  ｈｅｒｂｉｃｉｄｅ  ｎｏｒｆｌｕｒａｚｏｎ．Ｐｌａｎｔ  Ｍｏｌ  Ｂｉｏｌ  １６：９６７〜９７４；Ｃｈａｍｏｖｉｔｚ  Ｄ、Ｐｅｃｋｅｒ  Ｉ、Ｓａｎｄｍａｎｎ  Ｇ、Ｂｏｇｅｒ  Ｐ、およびＨｉｒｓｃｈｂｅｒｇ  Ｊ（１９９０）Ｃｌｏｎｉｎｇ  ａ  ｇｅｎｅ  ｆｏｒ  ｎｏｒｆｌｕｒａｚｏｎ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｉｎ  ｃｙａｎｏｂａｃｔｅｒｉａ．Ｚ  Ｎａｔｕｒｆｏｒｓｃｈ  ４５ｃ：４８２〜４８６］。いくつかの系統の証拠によって、クローニングされた遺伝子（公式にはｐｄｓと呼ばれ、ここではｃｒｔＰと命名された）が、フィトエンデサチュラーゼをコードすることが示された。最も決定的なものは、形質転換されたＥｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ細胞におけるフィトエンデサチュラーゼ活性の機能的発現であった［以下を参照のこと：Ｌｉｎｄｅｎ  Ｈ、Ｍｉｓａｗａ  Ｎ、Ｃｈａｍｏｖｉｔｚ  Ｄ、Ｐｅｃｋｅｒ  Ｉ、Ｈｉｒｓｃｈｂｅｒｇ  Ｊ、およびＳａｎｄｍａｎｎ  Ｇ（１９９１）Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ  ｏｆ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ  ｐｈｙｔｏｅｎｅ  ｄｅｓａｔｕｒａｓｅ  ｇｅｎｅｓ  ａｎｄ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ  ｃａｒｏｔｅｎｅｓ．Ｚ  Ｎａｔｕｒｆｏｒｓｃｈ  ４６ｃ：１０４５〜１０５１；ならびに、Ｐｅｃｋｅｒ  Ｉ、Ｃｈａｍｏｖｉｔｚ  Ｄ、Ｌｉｎｄｅｎ  Ｈ、Ｓａｎｄｍａｎｎ  Ｇ、およびＨｉｒｓｃｈｂｅｒｇ  Ｊ（１９９２）Ａ  ｓｉｎｇｌｅ  ｐｏｌｙｐｅｐｔｉｄｅ  ｃａｔａｌｙｚｉｎｇ  ｔｈｅ  ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｏｆ  ｐｈｙｔｏｅｎｅ  ｔｏ  ζ−ｃａｒｏｔｅｎｅ  ｉｓ  ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｌｌｙ  ｒｅｇｕｌａｔｅｄ  ｄｕｒｉｎｇ  ｔｏｍａｔｏ  ｆｒｕｉｔ  ｒｉｐｅｎｉｎｇ．Ｐｒｏｃ  Ｎａｔｌ  Ａｃａｄ  Ｓｃｉ  ＵＳＡ  ８９：４９６２〜４９６６］。ｃｒｔＰ遺伝子をまた、同様の方法によって、Ｓｙｎｅｃｈｏｃｙｓｔｉｓ  ｓｐ．株ＰＣＣ  ６８０３からクローニングした［以���を参照のこと：Ｍａｒｔｉｎｅｚ−Ｆｅｒｅｚ  ＩＭ、およびＶｉｏｑｕｅ  Ａ（１９９２）Ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｐｈｙｔｏｅｎｅ  ｄｅｓａｔｕｒａｓｅ  ｇｅｎｅ  ｆｒｏｍ  Ｓｙｎｅｃｈｏｃｙｓｔｉｓ  ｓｐ．ＰＣＣ  ６８０３  ａｎｄ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｎｅｗ  ｍｕｔａｔｉｏｎ  ｗｈｉｃｈ  ｃｏｎｆｅｒｓ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｔｏ  ｔｈｅ  ｈｅｒｂｉｃｉｄｅ  ｎｏｒｆｌｕｒａｚｏｎ．Ｐｌａｎｔ  Ｍｏｌ  Ｂｉｏｌ  １８：９８１〜９８３］。
【００２７】
藍色細菌のｃｒｔＰ遺伝子を、藻類［以下を参照のこと：Ｐｅｃｋｅｒ  Ｉ、Ｃｈａｍｏｖｉｔｚ  Ｄ、Ｍａｎｎ  Ｖ、Ｓａｎｄｍａｎｎ  Ｇ、Ｂｏｇｅｒ  Ｐ、およびＨｉｒｓｃｈｂｅｒｇ  Ｊ（１９９３）Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ  ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｉｎ  ｐｌａｎｔｓ：ｔｈｅ  ｐｈｙｔｏｅｎｅ  ｄｅｓａｔｕｒａｓｅ  ｇｅｎｅ  ｉｎ  ｔｏｍａｔｏ．Ｉｎ：Ｍｕｒａｔａ  Ｎ（編）Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ｉｎ  Ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，第３巻、１１〜１８頁．Ｋｌｕｗｅｒ，Ｄｏｒｄｒｅｃｔｈｔ］、および高等植物［以下を参照のこと：Ｂａｒｔｌｅｙ  ＧＥ、Ｖｉｉｔａｎｅｎ  ＰＶ、Ｐｅｃｋｅｒ  Ｉ、Ｃｈａｍｏｖｉｔｚ  Ｄ、Ｈｉｒｓｃｈｂｅｒｇ  Ｊ、およびＳｃｏｌｎｉｋ  ＰＡ（１９９１）Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｃｌｏｎｉｎｇ  ａｎｄ  ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｉｎ  ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ｂａｃｔｅｒｉａ  ｏｆ  ａ  ｓｏｙｂｅａｎ  ｃＤＮＡ  ｃｏｄｉｎｇ  ｆｏｒ  ｐｈｙｔｏｅｎｅ  ｄｅｓａｔｕｒａｓｅ，ａｎ  ｅｎｚｙｍｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ  ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｐａｔｈｗａｙ．Ｐｒｏｃ  Ｎａｔｌ  Ａｃａｄ  Ｓｃｉ  ＵＳＡ  ８８：６５３２〜６５３６；ならびに、Ｐｅｃｋｅｒ  Ｉ、Ｃｈａｍｏｖｉｔｚ  Ｄ、Ｌｉｎｄｅｎ  Ｈ、Ｓａｎｄｍａｎｎ  Ｇ、およびＨｉｒｓｃｈｂｅｒｇ  Ｊ（１９９２）Ａ  ｓｉｎｇｌｅ  ｐｏｌｙｐｅｐｔｉｄｅ  ｃａｔａｌｙｚｉｎｇ  ｔｈｅ  ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｏｆ  ｐｈｙｔｏｅｎｅ  ｔｏ  ζ−ｃａｒｏｔｅｎｅ  ｉｓ  ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｌｌｙ  ｒｅｇｕｌａｔｅｄ  ｄｕｒｉｎｇ  ｔｏｍａｔｏ  ｆｒｕｉｔ  ｒｉｐｅｎｉｎｇ．Ｐｒｏｃ  Ｎａｔｌ  Ａｃａｄ  Ｓｃｉ  ＵＳＡ  ８９：４９６２〜４９６６］から同種の遺伝子をクローニングするための分子プローブとして引き続いて用いた。Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ  ｓｐ．株ＰＣＣ  ７９４２、およびＳｙｎｅｃｈｏｃｙｓｔｉｓ  ｓｐ．株ＰＣＣ  ６８０３におけるフィトエンデサチュラーゼは、それぞれ４７４アミノ酸残基および４６７アミノ酸残基からなり、その配列は、高度に保存されている（７４％同一性、および８６％類似性）。算出された分子量は、５１ｋＤａであるが、わずかに疎水性（疎水性親水性指標−０．２）であり、脂質二重膜にまたがるのに十分長い疎水性領域を含まない。藍色細菌のフィトエンデサチュラーゼの一次構造は、以下の酵素と高度に保存されている：緑色藻類Ｄｕｎａｌｌｉｅｌａ  ｂａｒｄａｗｉｌ由来の酵素（６１％同一性、および８１％類似性）；［以下を参照のこと：Ｐｅｃｋｅｒ  Ｉ、Ｃｈａｍｏｖｉｔｚ  Ｄ、Ｍａｎｎ  Ｖ、Ｓａｎｄｍａｎｎ  Ｇ、Ｂｏｇｅｒ  Ｐ、およびＨｉｒｓｃｈｂｅｒｇ  Ｊ（１９９３）Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ  ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｉｎ  ｐｌａｎｔｓ：ｔｈｅ  ｐｈｙｔｏｅｎｅ  ｄｅｓａｔｕｒａｓｅ  ｇｅｎｅ  ｉｎ  ｔｏｍａｔｏ．Ｉｎ：Ｍｕｒａｔａ  Ｎ（編）Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ｉｎ  Ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ、第３巻、１１〜１８頁、Ｋｌｕｗｅｒ，Ｄｏｒｄｒｅｃｔｈｔ］）、およびトマト由来の酵素［以下を参照の���と：Ｐｅｃｋｅｒ  Ｉ、Ｃｈａｍｏｖｉｔｚ  Ｄ、Ｌｉｎｄｅｎ  Ｈ、Ｓａｎｄｍａｎｎ  Ｇ、およびＨｉｒｓｃｈｂｅｒｇ  Ｊ（１９９２）Ａ  ｓｉｎｇｌｅ  ｐｏｌｙｐｅｐｔｉｄｅ  ｃａｔａｌｙｚｉｎｇ  ｔｈｅ  ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｏｆ  ｐｈｙｔｏｅｎｅ  ｔｏ  ζ−ｃａｒｏｔｅｎｅ  ｉｓ  ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｌｌｙ  ｒｅｇｕｌａｔｅｄ  ｄｕｒｉｎｇ  ｔｏｍａｔｏ  ｆｒｕｉｔ  ｒｉｐｅｎｉｎｇ．Ｐｒｏｃ  Ｎａｔｌ  Ａｃａｄ  Ｓｃｉ  ＵＳＡ  ８９：４９６２〜４９６６］、トウガラシ由来の酵素［以下を参照のこと：Ｈｕｇｕｅｎｅｙ  Ｐ、Ｒｏｍｅｒ  Ｓ、Ｋｕｎｔｚ  Ｍ、およびＣａｍａｒａ  Ｂ（１９９２）Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｃｌｏｎｉｎｇ  ｏｆ  ａ  ｆｌａｖｏｐｒｏｔｅｉｎ  ｃａｔａｌｙｚｉｎｇ  ｔｈｅ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  ｐｈｙｔｏｆｌｕｅｎｅ  ａｎｄ  ζ−ｃａｒｏｔｅｎｅ  ｉｎ  Ｃａｐｓｉｃｕｍ  ｃｈｒｏｍｏｐｌａｓｔｓ．Ｅｕｒ  Ｊ  Ｂｉｏｃｈｅｍ  ２０９：３９９〜４０７］、ならびに大豆由来の酵素［以下を参照のこと：Ｂａｒｔｌｅｙ  ＧＥ、Ｖｉｉｔａｎｅｎ  ＰＶ、Ｐｅｃｋｅｒ  Ｉ、Ｃｈａｍｏｖｉｔｚ  Ｄ、Ｈｉｒｓｃｈｂｅｒｇ  Ｊ、およびＳｃｏｌｎｉｋ  ＰＡ（１９９１）Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｃｌｏｎｉｎｇ  ａｎｄ  ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｉｎ  ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ｂａｃｔｅｒｉａ  ｏｆ  ａ  ｓｏｙｂｅａｎ  ｃＤＮＡ  ｃｏｄｉｎｇ  ｆｏｒ  ｐｈｙｔｏｅｎｅ  ｄｅｓａｔｕｒａｓｅ，ａｎ  ｅｎｚｙｍｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ  ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｐａｔｈｗａｙ．Ｐｒｏｃ  Ｎａｔｌ  Ａｃａｄ  Ｓｃｉ  ＵＳＡ  ８８：６５３２〜６５３６］（６２〜６５％同一、および〜７９％類似；［以下を参照のこと：Ｃｈａｍｏｖｉｔｚ  Ｄ（１９９３）Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｅａｒｌｙ  ｓｔｅｐｓ  ｏｆ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ  ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｉｎ  ｃｙａｎｏｂａｃｔｅｒｉａ  ：Ｐｈｙｔｏｅｎｅ  ｓｙｎｔｈａｓｅ  ａｎｄ  ｐｈｙｔｏｅｎｅ  ｄｅｓａｔｕｒａｓｅ．Ｐｈ．Ｄ．Ｔｈｅｓｉｓ，Ｔｈｅ  Ｈｅｂｒｅｗ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｊｅｒｕｓａｌｅｍ］）。真核生物のフィトエンデサチュラーゼポリペプチドは、より大きい（６４ｋＤａ）；しかし、それらは、色素体への輸送の間に、成熟型にプロセシングされ、そのサイズは、藍色細菌酵素のサイズに匹敵する。
【００２８】
Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ  ｃａｐｓｕｌａｔｕｓ、Ｅｒｗｉｎｉａ  ｓｐ．、およびＮｅｕｒｏｓｐｏｒａ  ｃｒａｓｓａのカロチノイド酵素には、高い程度の構造的類似性が存在する［以下に概説されている：Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ  ＧＡ、Ｈｕｎｄｌｅ  ＢＳ、およびＨｅａｒｓｔ  ＪＥ（１９９３）Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙ  ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  ｓｉｍｉｌａｒｉｔｉｅｓ  ｏｆ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ  ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｇｅｎｅ  ｐｒｏｄｕｃｔｓ  ｆｒｏｍ  ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ａｎｄ  ｎｏｎｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ｏｒｇａｎｉｓｍｓ．Ｍｅｔｈ  Ｅｎｚｙｍｏｌ  ２１４：２９７〜３１１］、これは、ｃｒｔＩ遺伝子産物中にフィトエンデサチュラーゼを含む。上記で示したとおり、フィトエンデサチュラーゼの一次構造の高い程度の保存がまた、酸素発生型光合成生物体の間に存在する。しかし、「植物型」ｃｒｔＰ遺伝子産物と、「細菌型」フィトエンデサチュラーゼとの間に、アミノ末端のＦＡＤ結合配列を除いて、配列類似性はほとんど存在しない（ｃｒｔＩ遺伝子産物；１９〜２３％同一性、および４２〜４７％類似性）。ｃｒｔＰおよびｃｒｔＩは、同じ祖先遺伝子由来ではないこと、ならびにそれらは、収束進化を通じて独立して起源するものであることが仮定されている［以下を参照のこと：Ｐｅｃｋｅｒ  Ｉ、Ｃｈａｍｏｖｉｔｚ  Ｄ、Ｌｉｎｄｅｎ  Ｈ、Ｓａｎｄｍａｎｎ  Ｇ、およびＨｉｒｓｃｈｂｅｒｇ  Ｊ（１９９２）Ａ  ｓｉｎｇｌｅ  ｐｏｌｙｐｅｐｔｉｄｅ  ｃａｔａｌｙｚｉｎｇ  ｔｈｅ  ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｏｆ  ｐｈｙｔｏｅｎｅ  ｔｏ  ζ−ｃａｒｏｔｅｎｅ  ｉｓ  ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｌｌｙ  ｒｅｇｕｌａｔｅｄ  ｄｕｒｉｎｇ  ｔｏｍａｔｏ  ｆｒｕｉｔ  ｒｉｐｅｎｉｎｇ．Ｐｒｏｃ  Ｎａｔｌ  Ａｃａｄ  Ｓｃｉ  ＵＳＡ  ８９：４９６２〜４９６６］。この仮説は、異なる脱水素配列（２つのタイプの酵素によって触媒される）によって、およびインヒビターに対するそれらの異なる感受性によって支持される。
【００２９】
フィトエンデサチュラーゼの場合のように明確ではないが、フィトエンシンターゼの構造において、一方の藍色細菌および植物と他の微生物との間には同様の区別がみられる。フィトエンシンターゼをコードするｃｒｔＢ遺伝子（正式にはｐｓｙ）は、ｃｒｔＰに隣接するＳｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ  ｓｐ．株ＰＣＣ  ７９４２のゲノムにおいて、および同じオペロン内で同定された［以下を参照のこと：Ｂａｒｔｌｅｙ  ＧＥ、Ｖｉｉｔａｎｅｎ  ＰＶ、Ｐｅｃｋｅｒ  Ｉ、Ｃｈａｍｏｖｉｔｚ  Ｄ、Ｈｉｒｓｃｈｂｅｒｇ  Ｊ、およびＳｃｏｌｎｉｋ  ＰＡ（１９９１）Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｃｌｏｎｉｎｇ  ａｎｄ  ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｉｎ  ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ｂａｃｔｅｒｉａ  ｏｆ  ａ  ｓｏｙｂｅａｎ  ｃＤＮＡ  ｃｏｄｉｎｇ  ｆｏｒ  ｐｈｙｔｏｅｎｅ  ｄｅｓａｔｕｒａｓｅ，ａｎ  ｅｎｚｙｍｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ  ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｐａｔｈｗａｙ．Ｐｒｏｃ  Ｎａｔｌ  Ａｃａｄ  Ｓｃｉ  ＵＳＡ  ８８：６５３２〜６５３６］。この遺伝子は、−０．４の疎水性指数を有する３０７アミノ酸の３６ｋＤａのポリペプチドをコードする。藍色細菌フィトエンシンターゼの推定アミノ酸配列は、トマトフィトエンシンターゼ内で高度に保存されている（５７％同一、および７０％類似；Ｒａｙ  ＪＡ、Ｂｉｒｄ  ＣＲ、Ｍａｕｎｄｅｒｓ  Ｍ、Ｇｒｉｅｒｓｏｎ  Ｄ、およびＳｃｈｕｃｈ  Ｗ（１９８７）Ｓｅｑｕｅｎｃｅ  ｏｆ  ｐＴＯＭ５，ａ  ｒｉｐｅｎｉｎｇ  ｒｅｌａｔｅｄ  ｃＤＮＡ  ｆｒｏｍ  ｔｏｍａｔｏ．Ｎｕｃｌ  Ａｃｉｄｓ  Ｒｅｓ  １５：１０５８７〜１０５８８］）、しかし他の細菌由来のｃｒｔＢ配列とはそれほど高度に保存されていない（１０のギャップとのアラインメントにおいて、２９〜３２％同一、および４８〜５０％類似）。両方のタイプの酵素とも、多様な生物体由来のプレニルトランスフェラーゼにおいても見出された２つの保存された配列モチーフを含む［以下を参照のこと：Ｂａｒｔｌｅｙ  ＧＥ、Ｖｉｉｔａｎｅｎ  ＰＶ、Ｐｅｃｋｅｒ  Ｉ、Ｃｈａｍｏｖｉｔｚ  Ｄ、Ｈｉｒｓｃｈｂｅｒｇ  Ｊ、およびＳｃｏｌｎｉｋ  ＰＡ（１９９１）Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｃｌｏｎｉｎｇ  ａｎｄ  ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｉｎ  ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ｂａｃｔｅｒｉａ  ｏｆ  ａ  ｓｏｙｂｅａｎ  ｃＤＮＡ  ｃｏｄｉｎｇ  ｆｏｒ  ｐｈｙｔｏｅｎｅ  ｄｅｓａｔｕｒａｓｅ，ａｎ  ｅｎｚｙｍｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ  ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｐａｔｈｗａｙ．Ｐｒｏｃ  Ｎａｔｌ  Ａｃａｄ  Ｓｃｉ  ＵＳＡ  ８８：６５３２〜６５３６；Ｃａｒａｔｔｏｌｉ  Ａ，Ｒｏｍａｎｏ  Ｎ，Ｂａｌｌａｒｉｏ  Ｐ，Ｍｏｒｅｌｌｉ  Ｇ  ａｎｄ  Ｍａｃｉｎｏ  Ｇ（１９９１）Ｔｈｅ  Ｎｅｕｒｏｓｐｏｒａ  ｃｒａｓｓａ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ  ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ｇｅｎｅ（ａｌｂｉｎｏ  ３）．Ｊ  Ｂｉｏｌ  Ｃｈｅｍ  ２６６：５８５４〜５８５９；Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ  ＧＡ、Ｈｕｎｄｌｅ  ＢＳ、およびＨｅａｒｓｔ  ＪＥ（１９９３）Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙ  ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  ｓｉｍｉｌａｒｉｔｉｅｓ  ｏｆ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ  ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｇｅｎｅ  ��ｒｏｄｕｃｔｓ  ｆｒｏｍ  ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ａｎｄ  ｎｏｎｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ｏｒｇａｎｉｓｍｓ．Ｍｅｔｈ  Ｅｎｚｙｍｏｌ  ２１４：２９７〜３１１；Ｍａｔｈ  ＳＫ，Ｈｅａｒｓｔ  ＪＥ  ａｎｄ  Ｐｏｕｌｔｅｒ  ＣＤ（１９９２）Ｔｈｅ  ｃｒｔＥ  ｇｅｎｅ  ｉｎ  Ｅｒｗｉｎｉａ  ｈｅｒｂｉｃｏｌａ  ｅｎｃｏｄｅｓ  ｇｅｒａｎｙｌｇｅｒａｎｙｌ  ｄｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ  ｓｙｎｔｈａｓｅ．Ｐｒｏｃ  Ｎａｔｌ  Ａｃａｄ  Ｓｃｉ  ＵＳＡ  ８９：６７６１〜６７６４；ならびに、Ｃｈａｍｏｖｉｔｚ  Ｄ（１９９３）Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｅａｒｌｙ  ｓｔｅｐｓ  ｏｆ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ  ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｉｎ  ｃｙａｎｏｂａｃｔｅｒｉａ：Ｐｈｙｔｏｅｎｅ  ｓｙｎｔｈａｓｅ  ａｎｄ  ｐｈｙｔｏｅｎｅ  ｄｅｓａｔｕｒａｓｅ．Ｐｈ．Ｄ．Ｔｈｅｓｉｓ，Ｔｈｅ  Ｈｅｂｒｅｗ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｊｅｒｕｓａｌｅｍ］。このポリペプチドにおけるこれらの領域が、２つのＧＧＰＰ分子の縮合の間にピロリン酸の結合、および／または除去に関与すると考えられる。
【００３０】
ζカロチンデサチュラーゼをコードするｃｒｔＱ遺伝子（正式にはｚｄｓ）を、Ｅｒｗｉｎｉａ  ｓｐ．のｃｒｔＢ、およびｃｒｔＥ遺伝子、ならびに藍色細菌のｃｒｔＰ遺伝子を担持するＥｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉの細胞において、藍色細菌ゲノムＤＮＡの発現ライブラリーをスクリーニングすることによって、Ａｎａｂａｅｎａ  ｓｐ．株ＰＣＣ  ７１２０からクローニングした［以下を参照のこと：Ｌｉｎｄｅｎ  Ｈ、Ｖｉｏｑｕｅ  Ａ、およびＳａｎｄｍａｎｎ  Ｇ（１９９３）Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ  ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｇｅｎｅ  ｃｏｄｉｎｇ  ｆｏｒ  ζ−ｃａｒｏｔｅｎｅ  ｄｅｓａｔｕｒａｓｅ  ｆｒｏｍ  Ａｎａｂａｅｎａ  ＰＣＣ  ７１２０  ｂｙ  ｈｅｔｅｒｏｌｏｇｏｕｓ  ｃｏｐｌｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ．ＦＥＭＳ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ  Ｌｅｔｔ  １０６：９９〜１０４］。これらのＥｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ細胞は、ζカロチンを生成するので、リコピンを生成した、赤褐色に着色したコロニーを、ζカロチンを生成する細胞の黄色っぽい背景上で同定することができた。Ａｎａｂａｅｎａ  ｓｐ．株ＰＣＣ７１２０由来の予想されたζカロチンデサチュラーゼは、５６ｋＤａのポリペプチドであり、これは４９９アミノ酸残基からなる。驚くべきことに、その一次構造は、「植物型」（ｃｒｔＰ遺伝子産物）フィトエンデサチュラーゼとは保存されておらず、細菌型酵素（ｃｒｔＩ遺伝子産物）に対してかなりの配列類似性を有する［以下を参照のこと：Ｓａｎｄｍａｎｎ  Ｇ（１９９３）Ｇｅｎｅｓ  ａｎｄ  ｅｎｚｙｍｅｓ  ｉｎｖｏｌｖｅｄ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｄｅｓａｔｕｒａｔｉｏｎ  ｒｅａｃｔｉｏｎｓ  ｆｒｏｍ  ｐｈｙｔｏｅｎｅ  ｔｏ  ｌｙｃｏｐｅｎｅ．（抄訳）、第１０回国際カロチノイドシンポジウム，トロンヘイム  ＣＬ１−２］。藍色細菌のｃｒｔＱ遺伝子および他の微生物のｃｒｔＩ遺伝子が、共通の祖先からの進化に由来するということはあり得る。
【００３１】
リコピンシクラーゼのｃｒｔＬ遺伝子（公式にはｌｃｙ）を、ｃｒｔＰについてと本質的に同じクローニングストラテジーを利用してＳｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ  ｓｐ．株ＰＣＣ  ７９４２からクローニングした。リコピンシクラーゼのインヒビターである、２−（４−メチルフェノキシ）−トリエチルアミン塩酸塩（ＭＰＴＡ）を用いることによって、野生型を除草剤耐性へ形質転換することによって、この遺伝子を単離した［以下を参照のこと：Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍ  ＦＸ  Ｊｒ、Ｃｈａｍｏｖｉｔｚ  Ｄ、Ｍｉｓａｗａ  Ｎ、Ｇａｎｔｔ  Ｅ、およびＨｉｒｓｃｈｂｅｒｇ  Ｊ（１９９３）Ｃｌｏｎｉｎｇ  ａｎｄ  ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｉｎ  Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ  ｏｆ  ａ  ｃｙａｎｏｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｇｅｎｅ  ｆｏｒ  ｌｙｃｏｐｅｎｅ  ｃｙｃｌａｓｅ，ｔｈｅ  ｅｎｚｙｍｅ  ｔｈａｔ  ｃａｔａｌｙｚｅｓ  ｔｈｅ  ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  β−ｃａｒｏｔｅｎｅ  ＦＥＢＳ  Ｌｅｔｔ  ３２８：１３０〜１３８］。リコピンシクラーゼは、単一の遺伝子産物の生成物であり、リコピンからβカロチンへの二重環化反応を触媒する。Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ  ｓｐ．株ＰＣＣ  ７９４２におけるｃｒｔＬ遺伝子の産物は、４１１アミノ酸残基の４６ｋＤａポリペプチドである。それは、Ｅｒｗｉｎｉａ  ｕｒｅｄｏｖｏｒａ、またはＥｒｗｉｎｉａ  ｈｅｒｂｉｃｏｌａ由来のｃｒｔＹ遺伝子産物（リコピンシクラーゼ）に対して配列類似性を有さない。
【００３２】
βカロチンヒドロキシラーゼ（ｃｒｔＺ）、およびゼアキサンチングリコシラーゼ（ｃｒｔＸ）についての遺伝子は、以下からクローニングされた：Ｅｒｗｉｎｉａ  ｈｅｒｂｉｃｏｌａから［以下を参照のこと：Ｈｕｎｄｌｅ  Ｂ、Ａｌｂｅｒｔｉ  Ｍ、Ｎｉｅｖｅｌｓｔｅｉｎ  Ｖ、Ｂｅｙｅｒ  Ｐ、Ｋｌｅｉｎｉｇ  Ｈ、Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ  ＧＡ、Ｂｕｒｋｅ  ＤＨ、およびＨｅａｒｓｔ  ＪＥ（１９９４）Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｅｒｗｉｎｉａ  ｈｅｒｂｉｃｏｌａ  Ｅｈｏ１０  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ  ｇｅｎｅｓ  ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ  ｉｎ  Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ．  Ｍｏｌ  Ｇｅｎ  Ｇｅｎｅｔ  ２５４：４０６〜４１６；Ｈｕｎｄｌｅ  ＢＳ、Ｏｂｒｉｅｎ  ＤＡ、Ａｌｂｅｒｔｉ  Ｍ、Ｂｅｙｅｒ  Ｐ、およびＨｅａｒｓｔ  ＪＥ（１９９２）Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｏｆ  ｚｅａｘａｎｔｈｉｎ  ｇｌｕｃｏｓｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ  ｆｒｏｍ  Ｅｒｗｉｎｉａ  ｈｅｒｂｉｃｏｌａ  ａｎｄ  ａ  ｐｒｏｐｏｓｅｄ  ｄｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ  ｂｉｎｄｉｎｇ  ｓｉｔｅ．Ｐｒｏｃ  Ｎａｔｌ  Ａｃａｄ  Ｓｃｉ  ＵＳＡ  ８９：９３２１〜９３２５］、ならびにＥｒｗｉｎｉａ  ｕｒｅｄｏｖｏｒａから［以下を参照のこと：Ｍｉｓａｗａ  Ｎ、Ｎａｋａｇａｗａ  Ｍ、Ｋｏｂａｙａｓｈｉ  Ｋ、Ｙａｍａｎｏ  Ｓ、Ｉｚａｗａ  Ｉ、Ｎａｋａｍｕｒａ  Ｋ、およびＨａｒａｓｈｉｍａ  Ｋ（１９９０）Ｅｌｕｃｉｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｅｒｗｉｎｉａ  ｕｒｅｄｏｖｏｒａ  ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ  ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ｐａｔｈｗａｙ  ｂｙ  ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ｇｅｎｅ  ｐｒｏｄｕｃｔｓ  ｉｎ  Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ．Ｊ  Ｂａｃｔｅｒｉｏｌ  １７２：６７０４〜６７１２］。
【００３３】
抗酸化剤としてのカロチノイド：
ほとんどのカロチノイドは、効率的な抗酸化剤であり、一重項酸素（１Ｏ２）をクエンチして、ペルオキシラジカルをスカベンジする（Ｓｉｅｓ、およびＳｔａｈｌ，１９９５）。１Ｏ２、Ｏ２−、Ｈ２Ｏ２、およびペルオキシラジカルは、生物学的細胞において生成された反応性酸素種である。これらの全ての種は、ＤＮＡ、タンパク質、および脂質と反応し得、それらの生理学的機能を障害する（Ｈａｌｌｉｗｅｌｌ，１９９６）。このような過程は、癌、心血管系疾患、または加齢による器官の退化を含むいくつかの疾患の病因において最初の事象として考察される。カロチノイドは、生理学的クエンチまたは化学的クエンチを介して一重項酸素を不活性化する。物理的クエンチの効率は、化学的クエンチの効率をはるかに上回り（９９．９％）、そして１Ｏ２からカロチノイドへの励起エネルギーの移行を含む。物理的クエンチの過程において、カロチノイドはインタクトなままであり、その結果、カロチノイドは、一重項酸素クエンチのさらなるサイクルを受けることができる。メチレンブルーを、感作物質として用いて、ヒト血漿およびＬＤＬの光酸化の間のカロチノイドの消費を研究した（Ｏｊｉｍａら，１９９３）。リコピン、βカロチン、およびキサントフィルは、それらは不変のままで、血漿中の光酸化を低下させることが見出された（Ｗａｇｎｅｒら，１９９３）。Ｈｉｒａｙａｍａら（１９９４）は、１８のカロチノイドの一重項酸素クエンチ能力を検討して、キサントフィル結合体化ケト基が、クエンチを強化したが、水酸基、エポキシ基、およびメトキシ基が示す効果は少なかったことを報告した。
【００３４】
カプサンチン、およびカプソルビンは、βカロチンよりも良好な一重項酸素クエンチャーとして機能することが見出された。以前の研究によって、βカロチンは、次亜塩素酸塩の良好なスカベンジャーであり、その他は、二酸化窒素のスカベンジ能力を明示したことが示されている（Ｋａｎｎｅｒら，１９８３，Ｅｖｅｒｅｔｔら，１９９６）。
【００３５】
カロチノイドは、特に低い酸素圧において、ペルオキシラジカルの効率的なスカベンジャーである（Ｂｕｒｔｏｎ、およびＩｎｇｏｌｄ，１９８４；Ｋｅｎｎｅｄｙ、およびＬｉｅｂｌｅｒ，１９９２）。ホスファチジルコリンリポソーム系において、アゾ化合物ＡＭＶＮ、およびＡＡＰＨによって生成されたペルオキシラジカルとのカロチノイドの相互作用は、Ｌｉｎら（１９９２）によって検討された。この系において、キサントフィルアスタキサンチン、ゼアキサンチン、およびカンタキサンチンは、βカロチンよりも効率的なフリーラジカルスカベンジャーであった。しかし、エマルジョン中のペルオキシフリーラジカルとのカロチノイドの反応を検討することによって、リコピンおよびβカロチンは、いくつかのキサントフィルよりも良好なスカベンジャーであることが示された（Ｗｏｏｄａｌｌら，１９９７）。Ｍａｔｓｕｆｕｊｉら（１９９８）は、リノレン酸メチルエマルジョンにおけるカロチノイドのラジカルスカベンジ能力を検討して、カプサンチンは、ルテイン、ゼアミサンチン、およびβカロチンよりも良好に作用することを実証した。
【００３６】
早期のアテローム性動脈硬化症における重要な段階であると考えられる、低比重リポタンパク質（ＬＤＬ）の酸化的改変は、リポタンパク質関連抗酸化剤によって保護される。ＬＤＬは、ＬＤＬの１粒子あたり、およそ１個のカロチノイド、および１２個のαトコフェロール分子（各々のＬＤＬ粒子における酸化可能な脂質の約２，３００分子と比べて比較的少数）を含む（Ｒｏｍａｎｃｈｉｋら、１９９５）。いくつかの酸化的補充物（例えば、αトコフェロール）は、一貫してＬＤＬが酸化に抵抗する能力を強化するようである（Ｅｓｔｅｒｂａｕｅｒら、１９９１；Ａｖｉｒａｍ，１９９９）。しかし、βカロチンは、一貫して低い保護能力を示す（Ｇａｚｉａｎｏら，１９９５；Ｒｅａｖｅｎら，１９９４）。対照的に、Ｌｉｎら（１９９８）は、健康な女性におけるβカロチンの枯渇は、酸化に対するＬＤＬの感受性を増大するが、正常な取り込みは、ＬＤＬに対する保護をもたらすことを示した。最も近年においては、βカロチン（ただしリコピンではない）による食事の補充は、内皮細胞を阻害する（ＬＤＬの酸化によってエキソビボで媒介された）ことが示された（Ｄｕｇａｓら，１９９９）。カロチノイドの混合物は、脂質過酸化に対してリポソームを保護するのにおいて、いずれの単一のカロチノイドよりも（Ｓｔａｈｌら，１９９８）、そして膜およびＬＤＬにおける抗酸化剤として、効果的であることが見出されている。さらに、カロチノイドは、ビタミンＥ抗酸化効率を強化することが報告されている（Ｂｏｈｍら，１９９７；Ｆｕｈｒｍａｎら，１９９７；Ｆｕｈｒｍａｎ、およびＡｖｉｒａｍ，１９９９）。
【００３７】
アテローム発生の間にカロチノイドによって影響される、アテローム性動脈硬化症、およびＬＤＬ酸化：
アテローム性動脈硬化症は、西洋における罹患率および死亡率の主な原因であり、そしてその病因論は、動脈壁、血球、および血漿リポタンパク質の細胞の間の複雑な相互作用を包含する（Ｒｏｓｓ，１９９３）。マクロファージのコレステロール蓄積および泡沫細胞形成は、血漿低比重リポタンパク質（ＬＤＬ）由来の、これらの細胞におけるコレステロールのほとんどによる早期のアテローム発生の指標である。潜在的な病理的重大性を有するＬＤＬの最も研究された改変は、ＬＤＬ酸化である（Ｓｔｅｉｎｂｅｒｇら，１９８９）。アテローム性動脈硬化症における酸化型ＬＤＬの関与は、ヒトにおける、およびアポリポタンパク質Ｅ欠乏（Ｅ０）マウスのアテローム硬化症病変における酸化型ＬＤＬの存在から（Ｙｌａ−Ｈｅｒｔｔｕｌａら，１９８９；Ａｖｉｒａｍら，１９９５）、アテローム硬化症患者由来のＬＤＬの酸化に対する感受性の増大から、そしてまた、いくつかの食餌性抗酸化剤の抗アテローム発生から（Ｓｔｅｉｎｂｅｒｇら，１９９２；Ｆｒａｎｋｅｌら，１９９３；Ａｖｉｒａｍ，１９９６）、示唆される。
【００３８】
高比重リポタンパク質（ＨＤＬ）は、抗アテローム発生活性に関連しており、そしてＨＤＬレベルは、アテローム性動脈硬化症を発症するリスクに反比例している。血清中でＨＤＬと物理的に会合する酵素であるパラオキソナーゼは、アテローム発生のリスクに反比例することが示されている（Ｗａｔｓｏｎら，１９９５；Ａｖｉｒａｍ，１９９９）。アテローム性動脈硬化症のＬＤＬ酸化仮説によって、アテローム性動脈硬化症のための可能性のある予防的処置として、ＬＤＬ酸化に対する抗酸化の役割に対して広範な検討が行われた。ＬＤＬ酸化に対する抗酸化防御を与える、天然の食品を同定する労力が払われる。
【００３９】
食餌におけるフラボノイドの消費は、冠状動脈性心臓病による死亡率と反比例していることが示されている（Ｈｅｒｔｏｇら，１９９３；Ｋｎｅｋｔら，１９９６）。赤ワインから抽出したフラボノイドは、インビトロで添加された場合、ＬＤＬ酸化を保護し（Ｆｒａｎｋｅｌら，１９９３）、そして赤ワインの消費は、エキソビボにおいてＬＤＬ酸化を阻害することが示された（Ｋｏｎｄｏ，１９９４；Ｆｕｈｒｍａｎら、１９９５）。
【００４０】
カロチノイド消費は、以前の疫学的研究において、心血管系の死亡率の低下と関連することが示されている（Ｋｏｈｌｍｅｉｅｒ  ａｎｄ  Ｈａｓｔｉｎｇ，１９９５）。しかし、βカロチンが関与するいくつかの食餌介入トライアルでは、決定的な結果は得られていない（Ｍａｙｎｅ，１９９６）。Ｌｅｅら（１９９９）は、限定された時間、βカロチン補充を受けた健康な女性の間で、癌および他の心血管系疾患の頻度に関して利点も有害性も観察されなかったことを報告した。低い血清リコピンレベルは、リトアニア人集団およびスウェーデン人集団の横断的研究において、冠状動脈性心臓病によるリスクおよび死亡率の増大と関連した（Ｋｒｉｓｔｅｎｓｏｎら，１９９７；Ｒａｏ、およびＡｇａｒｗａｌ，１９９９）。Ｉｒｉｂａｒｒｅｎら（１９９７）は、キサントフィルルテインおよびゼアキサンチンが、過度の頸動脈内膜の医学的肥厚と最も強い逆相関を有するカロチノイドであることを見出した。
【００４１】
癌およびカロチノイドの効果：
特定の細胞のトランスフォーメーションによって、続いて未制御の細胞増殖およびその後の剥落の能力による腫瘍部位の侵襲、血流中への移行、ならびに遠位部における転移形成によって、癌の発生は特徴付けられる（Ｉｌｙａｓら，１９９９）。これらの段階は全て、多数の細胞変質を含み、この変質としては、増殖速度の変化、腫瘍抑制遺伝子の不活性化、およびアポトーシスの阻害が挙げられる（Ｇｏｌｄｓｗｏｒｔｈｙら、１９９６；Ｋｎｕｄｓｅｎら，１９９９；Ｉｌｙａｓら，１９９９）。
【００４２】
食餌の公開によって、多数の類上皮癌症例（とりわけ、口腔癌、および結腸癌）の疫学において重要であると考えられる環境的な要因の１つが得られる。抗酸化特性を有する多数の微量栄養素の癌阻害特性は、近年、主に実験的動物モデルにおいて（Ｊａｉｎら，１９９９）、細胞培養研究（Ｓｃｈｗａｒｔｚ、およびＳｈｋｌａｒ，１９９２）、およびいくつかのヒトでの研究において（Ｓｃｈｗａｒｔｚら，１９９１）実証されている。疫学的な証拠は、変性性疾患のリスクの低下を伴う、野菜および果実における栄養の豊富さに関連しており、その証拠は特に癌について説得力がある（Ｂｌｏｃｋら，１９９２）。疫学的研究によって、ヒトの癌の頻度が、カロチノイドの食餌による取り込み、および血漿中におけるカロチノイドの濃度と逆相関することが示唆される（Ｚｉｅｇｌｅｒ，１９８８）。種々のカロチノイドが、通常食べられる食物に存在し、これらの成分は、組織および血漿に蓄積する。動物での研究および培養された細胞の研究によって、αカロチン、βクリプトキサンチン、アスタキサンチン、およびリコピンのような多くのカロチノイドが、抗腫瘍形成性活性を有することが示されている。（Ｍｕｒａｋｏｓｈｉら，１９９２；Ｔａｎａｋａら，１９９５；Ｌｅｖｙら，１９９５）。しかし、癌の予防のためのβカロチンの使用に関わる、矛盾する報告がある（Ｈａｎｎｅｋｅｎｓら，１９９６）。抗酸化状態と癌との間の関係を評価するための多施設症例コントロール研究によって、リコピン（ただし、βカロチンではない）が、野菜の消費の防御効果に寄与することが示されている（Ｋｏｈｌｍｅｉｅｒら，１９９７）。
【００４３】
抗酸化微量栄養素の癌阻害の推定される生物学的機構は、以下である：．
（１）細胞傷害性免疫細胞の産生およびサイトカインの産生の強化（Ｓｃｈｗａｒｔｚら，１９９０）。
（２）野生型ｐ５３のような癌抑制遺伝子の活性化（Ｓｃｈｗａｒｔｚら，１９９３）、またはＨａ−ｒａｓおよび変異ｐ５３のような癌遺伝子の不活性化（Ｓｃｈｗａｒｔｚら，１９９２）。
（３）腫瘍血管形成に関与する脈管形成促進因子の阻害（Ｓｃｈｗａｒｔｚ  ａｎｄ  Ｓｈｋｌａｒ，１９９７）。
【００４４】
口腔および結腸の癌の一次予防または薬物に基づく治療は、公衆衛生の目標であるが、遺伝子レベル、生殖細胞系列レベル、体細胞レベル、免疫学的レベル、および血管原性のレベルでの機構の理解における大幅な進歩にもかかわらず、依然として実現可能ではない。従って、予防的栄養摂取における大きな関心は、癌を防止するための、いくつかのビタミンおよびカロチノイドのような、抗酸化活性を有する食餌の成分の役割に対して集中していた（Ｗｅｉｓｂｕｒｇｅｒ，１９９９）。
【００４５】
口腔癌：
口腔癌の頻度は、西洋における全ての癌の症例の４〜５％である。扁平上皮細胞癌（ＳＣＣ）は、口腔癌の症例の９５％を構成する。口腔癌におけるリスクファクターとしては、主なリスクファクターとしてタバコ、およびアルコール乱用（特にタバコと併用される場合）が挙げられる（Ｄｅ  Ｓｔｅｆａｎｉら，１９９８；Ｈａｒｔら，１９９９；Ｓｃｈｉｌｄｔら，１９９８；Ｄａｍｍｅｒら，１９９８；Ｂｕｎｄｇａａｒｄら，１９９５）。ウイルス感染（特に、いくつかの種のヒトパピローマウイルス（ＨＰＶ）による）は、両性および悪性の両方の口腔病変を伴っている（Ｓｍｉｔｈら、１９９８）。
【００４６】
白斑症は、最も通常の新生物発生前の状態である。白斑症は、口腔粘膜上の白色病変として存在するが、紅斑白板症は、白斑症の改変型であって、その臨床的症状としては、紅斑性領域が同様に挙げられる。生検した場合、白斑症は、角質増殖、異形成症から上皮内癌または浸潤癌にさえ及ぶ組織学的変化のスペクトルを示し得る。形成異常の変化は、紅斑白板症において、より頻繁である。白斑症は、新生物発生前病変であると考えられ、経時的な悪性のトランスフォーメーションの１５％のリスク（最初の生検において異形成が診断されない場合）、および３６％までのトランスフォーメーション（最初の生検の時点で異形成を有する病変について）を担持する（Ｍａｏ，１９９７）。白斑症は、ほとんどの症例においてタバコの使用と関連しているが、非喫煙女性における白斑症の症例は、さらに高いリスクを有する。白斑症が診断される場合、処置プロトコールは、リスク習慣の中止、および頻繁な追跡調査（反復生検を含む）から構成される。有効な長期予防処置はまだ利用可能ではない。
【００４７】
Ｋｉ６７、ＰＣＮＡ、ＣｙｃｌｉｎＤｌ、ｐ５３、ｐ１６、およびｐ２１は全て、細胞周期関連タンパク質であり、口腔癌および前癌において過剰発現され、そして癌の症例における陰性診断と関連する（Ｓｃｈｏｅｌｃｈら，１９９９；Ｙａｏら，１９９９；Ｂｉｒｃｈａｌｌら，１９９９）。
【００４８】
（口腔癌の予防におけるカロチノイドの役割：）
ビタミンＡおよびその誘導体は、全身投与または局所適用によって、白斑症の退縮に有益であることが示されている。口腔癌の場合、ビタミンＡおよびその誘導体は、二次的な癌のリスクを減少することが示されている（Ｈｏｎｇら，１９９０；Ｇｒａｖｉｓら，１９９９）。しかし、長期の使用において、それらは、重大な副作用を伴っており、その病変は、処置が中止されれば再発する傾向にある。βカロチンは、重大な副作用を伴わず、悪性のトランスフォーメーションの阻害において、それらが有効であり得ることを示す実験的研究からの証拠が存在するが、口腔癌および前癌のための臨床使用におけるそれらの効率に関して、矛盾したデータが存在する（Ｓｔｉｃｈら，１９９８）。最近の研究によって、喫煙者における血清βカロチンおよび組織βカロチンのレベルの有意な低さ（これらの喫煙者は、口腔癌を発症するリスクがある）が示されている（Ｃｏｗａｎら，１９９９）。
【００４９】
口腔癌の予後は一般的に芳しくない。口腔癌の症例の平均５年生存は、約５０％であり、かなり改善された診断および処置のツールが導入されているが、ここ２０年にわたって生存は改善されていない。
【００５０】
処置は、外科的照射および化学療法からなり、ほとんどの場合、生活の質に対する重篤な影響（例えば、審美的、咀嚼、および会話の障害）を伴う。
【００５１】
口腔癌の芳しくない予後の観点から、前悪性段階での予防および退縮は、極めて重大である。しかし、白斑症のような前悪性病変が同定されるとき、依然として、慣用的な診療においては、効率的な処置様相はごくわずかしか利用できない。従って、リスクのある患者で長期の使用を可能にするために、新しい化合物であって、既存の病変を退縮させ、そしてそれらの悪性へのトランスフォーメーションを防ぐことが可能であり、副作用が最小であるか全く伴わない、化合物を同定する、継続的な努力が必要である。原発性の口腔癌を有する患者において二次的な癌のリスク（これは、３６％程度の高さである）を低下させる化学防御剤を見出すことも重要である。
【００５２】
結腸癌：
結腸癌は、癌の３番目に最も一般的な形態であり、世界中の１年間の新しい症例の全体的推定は、全ての新しい癌症例の約１０％に相当する。この疾患は、イスラエルを含む西洋人の国で最も頻度が多い。疫学的研究によって、結腸癌の疫学における食餌の主な役割が強調された。疫学的研究および実験的研究において病原体または保護因子を同定する試みによって、いくつかの矛盾がもたらされた。それにもかかわらず、結腸直腸癌コントロールのための展望は、明るく、多数の可能性のあるアプローチが有意義であることが証明されている。Ｂｒａｓ、およびａｓｓｏｃｉａｔｅｓ（１９９９）は近年、家族性腺腫様ポリポーシス患者において、結腸直腸癌を高度に発症しやすい集団は、酸化促進状態／抗酸化状態の不均衡を示すことを実証した。さらに、アスコルビン酸塩およびトコフェノールのレベルは、この集団ではかなり低かった。Ｃｏｌｌｉｎｓら（１９９８）は、異なる欧州の５カ国からの集団において、リンパ球ＤＮＡにおける平均８−オキソデオキシグアノシン（８−オキソ−ｄＧ）濃度が、結腸直腸癌と有意な正の相関を示したことを示した。慢性の癌を有する患者は、健康な被験体に比べてそれらの抗酸化の余裕の有意な減少があることが理解される。これらの研究によって、結腸直腸癌における保護因子を同定するためのアプローチの１つは、平衡のとれた酸化状態を提供するか、または抗酸化仮説をあてはめるアプローチであるという概念が支持される。この仮説によって、果実および野菜に存在するビタミンＣ、ビタミンＥ、およびカロチノイドは、脂質およびＤＮＡに対する酸化的損傷を防止することによって癌に対する保護を提供するということが提唱される。
【００５３】
結腸癌の予防におけるカロチノイドの役割：
近年の研究によって、種々の癌、とりわけ、結腸癌に対する、カロチノイドおよび抗酸化剤、リコピンおよびリコピンの豊富なトマトの防御効果が示唆される。
【００５４】
リコピン、またはトマトのジュース／水溶液を給餌された、誘導された結腸癌を有するラットは、コントロール群よりも低頻度の結腸癌を有することが示された。ラットがカルシノーゲンを投与され、そしてリコピンを投与された（６％オレオレジン補充の形態で）研究において、強化された抗酸化特性を伴う、結腸の前新生物形成に対する防御効果が観察された（Ｊａｉｎら，１９９９）。マウス肺新生物形成のリコピンによる化学防御がまた報告されている（Ｋｉｍら，１９９７）。Ｋｉｍら（１９８８）は、マウスにおける結腸癌発生に対する、カロチノイド（例えば、フコキサンチン、ルテイン、およびフェノール類）、クルクミンおよびその誘導体テトラヒドロクルクミン（ＴＨＣ）などの効果を評価した。フルコキサンチン、ルテイン、クルクミン、およびＴＨＣは、コントロール群に比べて、異常な陰窩病巣の数を有意に減らした。増殖速度はこの処置後に低下し、ＴＨＣによってさらに高い有効性が見られた。Ｎａｒｉｓａｗａおよび共同研究者によって、βカロチンを除いて、同様の効果が報告された（１９９６）。
【００５５】
Ｐａｐｐａｌａｒｄｏら（１９９７）によって実施されたヒトでの研究は、健康な被験体、ならびに前癌状態および癌病変を有する被験体において、組織および血漿におけるカロチノイドの状態を比較した。癌の被験体は、健康な被験体のカロチノイドよりも低レベルのカロチノイドを有した。
【００５６】
トウガラシの遺伝および育種：
トウガラシは、野菜作物の中でも最も豊富なカロチノイドの供給源のうちの１つである。トウガラシのほとんどの栽培用亜種は、Ｃａｐｓｉｃｕｍ  ａｎｎｕｕｍ種に属する；トウガラシの育種は、野菜、香辛料、装飾品、または薬用植物としての使用に適した品種および亜種の開発に、主に集中しかつ展開してきた。トウガラシの化学的、かつ栄養的な組成の改良に向けられてきた研究は少ない（Ｂｏｓｌａｎｄ，１９９３；Ｐｏｕｌｏｓ，１９９４）。カプサンチンは、トウガラシの実の主なカロチノイドであり、その含量は、主な遺伝子および多遺伝子（ポリジーン）によって制御される；その生合成経路にそっていくつかの遺伝子が同定されている（Ｌｅｆｅｂｖｒｅ，１９９８）。
【００５７】
トウガラシの実由来のカロチノイド：
トウガラシの実（特にパプリカ栽培種由来）を、食品着色料として粉末およびオレオレジンの形態で用いる。これらの産物は、カロチノイドが極めて豊富であり、それらのいくつかは、トウガラシの実に特異的である。ケトカロチノイド、カプサンチンは、トウガラシにのみ存在し、この野菜におけるカロチノイドの５０％に相当し、そしてその赤い色に寄与する。ゼアキサンチンおよびルテイン、βカロチン、およびβクリプトキサンチンは、それぞれ２０％、１０％、および５％の濃度でトウガラシ中において見出されるさらなるカロチノイドである（Ｌｅｖｙら，１９９５）。カプサンチンは、完熟した実における総カロチノイドの３０〜６０％を占める。カプサンチンは、脂肪酸でエステル化される（非エステル化２０％；モノエステル化２０〜３０％；ジエステル化４０〜５０％）。エステル化されたカプサイシンの脂肪酸は、主としてラウリン酸（１２：０）、ミリスチン酸（１４：０）、およびパルミチン酸（１６：０）である。
【００５８】
遺伝子操作によるトウガラシの高度に着色された実におけるカロチノイド濃度の増大は、食品着色料としての実の品質だけでなく、カロチノイド（特にカプサイシン）の重要な供給源としても改良していると思われる。育種系統４１２６は、生重量１００グラムあたり約２４０ｍｇのカロチノイドを含み、そのうち１２０ｍｇはカプサイシンである（Ｌｅｖｙら，１９９５）。トマトは、生重量１００グラムあたり約５ｍｇのリコピンを含み、そして特別に育種された系統でのみ、生重量１００グラムあたり１５ｍｇのリコピンのレベルが達成されることが見出された。カロチノイド含量における大きな相違によって、高いカロチノイド濃度を有する適切な食品供給源としてのトウガラシ栽培品種の高い能力が強調される。
【００５９】
カロチノイドのバイオアベイラビリティー：
カロチノイドの親油性の結果として、カロチノイドはしばしば、タンパク質、脂質、および線維との食品マトリックス中に複合されて見出される。カロチノイドの吸収が生じるためにはいくつかの工程が必要である。食品マトリックスは、消化されなければならず、そしてカロチノイドは物理的かつ生化学的に放出されて、脂質および胆汁酸塩と合わされてミセルを形成しなければならない。このミセルは、吸収のために腸の刷子縁に移動され、引き続く処理のために腸細胞中に輸送されなければならない。カイロミクロンは肝臓に移動して、異なる器官への分布のためにリポタンパク質によって輸送される。カイロミクロン残余物におけるカロチノイドの一部は、肝臓取り込みの前に肝外組織によって取り込まれる（Ｌｅｅら，１９９９）。このように多くの因子が、吸収に、従って食餌性カロチノイドのバイオアベイラビリティに影響する。ヒトは、種々のカロチノイドをインタクトに吸収する、そしていくつかのカロチノイド（例えば、βカロチン、βクリプトキサンチン、およびαカロチン）が、個体のビタミンＡ状態に寄与し得る（Ｏｌｓｏｎ，１９９９）。Ｍａｔｈｅｗｓ−Ｒｏｔｈら（１９９０）は、ラットおよびアカゲザルにおいて、（１４Ｃ）カンタキサンチン（代表的なキサントフィル）、および（１４Ｃ）リコピン（非環式炭化水素カロチノイド）の吸収および分布を研究した。彼らは、肝臓が両方の最高量を蓄積したことを示したが、リコピンのクリアランスは、カンタキサンチンよりもかなり遅かった。Ｓｔａｈｌ、およびＳｉｅｓ（１９９２）は、ヒト血漿におけるリコピン濃度が、熱処理したトマトジュースの消費によって増大されたことを示した。近年、ヒトにおいて、パプリカジュース（３４．２μモルのカプサイシンを含有）および１週後のトマトスープ（１８６．３μモルのリコピンを含有する）の単回摂取によって、両方の供給源からの血漿カロチノイドの上昇が生じたことが見出された。この血漿は、脱エステル化カロチノイドのみを含み、このカロチノイドは非エステル化カプサンチンを含む。この結果はまた、カプサンチンが、リコピンよりも急速に血漿から消失することを示す（Ｏｓｈｉｍａら、１９９７）。カンタキサンチンおよびオレオレジンパプリカを補充した食餌をニジマスに給餌した。カンタキサンチンは、パプリカカロチノイドよりもニジマスの肉に効率的に吸収された（Ａｋｈｔａｒら、１９９９）。
【００６０】
脂肪酸を用いてエステル化したカロチノイドのバイオアベイラビリティ：
ヒトおよび動物におけるパプリカカロチノイドのバイオアベイラビリティは、βカロチンまたはカンタキサンチンよりも低いことが示された（Ａｋｈｔａｒら、１９９９）。この低下した吸収の理由の１つは、ほとんどのカロチノイドが、脂肪酸とのエステル型であるために生じるようである。ここで、膵臓のリパーゼがパプリカカロチノイドの脱エステル化を、極めて限られた程度しか触媒することが示されている。このことによって、動物におけるパプリカからのカロチノイドの低いバイオアベイラビリティが説明できる。
【００６１】
このように、トウガラシの実は、他の全ての供給源のカロチノイドにおいて最も豊富であるが、トウガラシカロチノイドのバイオアベイラビリティは、芳しくない。なぜならトウガラシカロチノイドは、脂肪酸とエステル化しており、このことが腸におけるトウガラシカロチノイドの効率的な取り込みを妨げるからである。
【００６２】
従って、ヒトおよび動物に対して、このようなカロチノイドにバイオアベイラビリティを付与するために、エステル化されたカロチノイドの脱エステル化方法についての必要性が広範に認識されており、そしてその方法を有することは極めて有利である。
【００６３】
発明の要旨
本発明の１つの局面によれば、トウガラシオレオレジンを抽出する方法が提供される。この方法は、以下を包含する：水中のトウガラシの実をジュースにホモジナイズする工程；ペレットを得るためにこのジュースを遠心分離する工程；このペレットをエタノールおよび酢酸エチルと混合する工程；このペレットをエタノールおよび酢酸エチルとホモジナイズする工程；乾燥材料を除去する工程；ならびにトウガラシオレオレジンを得るために溶媒をエバポレートする工程。
【００６４】
以下に記載の本発明の好ましい実施形態におけるさらなる特徴に従って、トウガラシの実と水との間の重量比は、水２０〜６０部に対して実が８０〜１２０部である。
【００６５】
この記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、このトウガラシの実は凍結される。
【００６６】
この記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、このトウガラシの実は新鮮である。
【００６７】
この記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、このジュースは、２０，０００〜３０，０００ｇで１０〜３０分間、遠心分離される。
【００６８】
この記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、このペレットは、エタノールの１〜３部、および酢酸エチルの５〜１５部と混合される。
【００６９】
この記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、乾燥材料を除去する工程は、遠心分離による。
【００７０】
この記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、溶媒をエバポレートする工程は、４０〜５０℃である。
【００７１】
この記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、溶媒をエバポレートする工程は、減圧下である。
【００７２】
本発明の別の局面によれば、カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するのにおいてエステラーゼの効率を決定する方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかが脂肪酸エステル化カロチノイドである方法、が提供される。この方法は、予め選択された実験条件のもとで、このカロチノイドの供給源とエステラーゼとを接触させる工程；ならびに、このカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分の増大においてエステラーゼの効率を決定するためにカロチノイド検出アッセイを用いる工程を包含する。
【００７３】
本発明のなお別の局面によれば、カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するのにおいて有効なエステラーゼについてスクリーニングする方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかが脂肪酸エステル化カロチノイドである方法、が提供される。この方法は、予め選択された実験条件のもとで、このカロチノイドの供給源を別々に、各々のエステラーゼと接触させる工程；ならびに、このカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分の増大において各々のエステラーゼの効率を決定するためにカロチノイド検出アッセイを用い、これによってこのカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分の増大において有効なエステラーゼについてスクリーニングする工程を包含する。
【００７４】
本発明のなお別の局面によれば、カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するための反応条件を最適化する方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかが、エステラーゼを介して、脂肪酸エステル化カロチノイドである方法が提供される。この方法は、予め選択された異なる実験条件のもとで、このカロチノイドの供給源とエステラーゼと接触させる工程；ならびに、各々の予め選択された異なる実験条件のもとで、このカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分の増大におけるエステラーゼの効率を決定するためにカロチノイド検出アッセイを用い、これによって、このカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分の増大のための反応条件を最適化する工程であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかが、エステラーゼを介して、脂肪酸エステル化カロチノイドである工程、を包含する。
【００７５】
本発明のなお別の局面によれば、カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するための方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかが、脂肪酸エステル化カロチノイドである方法が提供される。この方法は、脂肪酸エステル化カロチノイドを脱エステル化するのに有効な条件下で、このカロチノイドの供給源と有効量のエステラーゼとを接触させ、これによって、このカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大する工程、を包含する。
【００７６】
以下に記載される本発明の好ましい実施形態におけるさらなる特徴によれば、この方法は、このカロチノイドの供給源から遊離のカロチノイドを抽出する工程をさらに包含する。
【００７７】
本発明のさらなる局面によれば、遊離のカロチノイドの増大した画分を有するカロチノイドの供給源が提供され、そして本明細書に記載の方法によって生成される。
【００７８】
本発明のさらなる局面によれば、本明細書に記載の遊離のカロチノイドの増大した画分を有するカロチノイドの供給源を含む食品添加物が提供される。
【００７９】
本発明のさらなる局面によれば、本明細書に記載の遊離のカロチノイドの増大した画分を有するカロチノイドの供給源を含む飼料添加物が提供される。
【００８０】
以下に記載される本発明の好ましい実施形態におけるさらなる特徴によれば、カロチノイドの供給源は、このカロチノイドの供給源におけるカロチノイドの大部分が脂肪酸エステル化カロチノイドであるという点で特徴付けられる。
【００８１】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、カロチノイドの供給源は、トウガラシである。
【００８２】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、カロチノイドの供給源は、トウガラシ粉末である。
【００８３】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、カロチノイドの供給源は、パプリカである。
【００８４】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、カロチノイドの供給源は、トウガラシオイル抽出物である。
【００８５】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、カロチノイドの供給源は、トウガラシオレオレジンである。
【００８６】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、カロチノイドの供給源は、リンゴ、アンズ、アボガド、ブラッドオレンジ、シマホオズキ、カランボラ、チリ、クレメンタイン、キンカン、ビワ、マンゴー、ミネオーラ、ネクタリン、オレンジ、パパイア、桃、カキ、プラム、ジャガイモ、カボチャ、タンジェリンおよびズッキーニからなる群より選択される。記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、エステラーゼは、リパーゼ、カルボキシルエステルエステラーゼ、およびクロロフィラーゼからなる群より選択され、好ましくはリパーゼである。
【００８７】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、このリパーゼは、細菌のリパーゼ、酵母のリパーゼ、カビのリパーゼ、および動物のリパーゼからなる群より選択される。
【００８８】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、このエステラーゼは固定される。
【００８９】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、予め選択された実験条件、予め選択された異なる実験条件、および／または脂肪酸エステル化カロチノイドを脱エステル化するのに有効な条件は、以下のうちの少なくとも１つを含む：セルロース分解酵素の添加；ペクチン分解酵素の添加；乳化剤の添加；および少なくとも１つの金属イオンの添加。
【００９０】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、この少なくとも１つの金属イオンは、Ｃａ＋＋、およびＮａ＋からなる群より選択される。
【００９１】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、この少なくとも１つの金属イオンの添加は、この金属イオンの少なくとも１つの塩の添加による。
【００９２】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、この少なくとも１つの塩は、ＣａＣｌ２およびＮａＣｌからなる群より選択される。
【００９３】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、セルロース分解酵素は、Ｃ１型β−１，４グルカナーゼ、エキソ−β−１，４グルカナーゼ、エンド−β−１，４−グルカナーゼ、およびβグルコシダーゼからなる群より選択される。
【００９４】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、このタンパク質分解酵素は、トリプシン、パパイン、キモトリプシン、フィシン、ブロメリン、カテプシン、およびレンニンからなる群より選択される。
【００９５】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、このペクチン分解酵素は、ペクチンステラーゼ、ペクチン酸リアーゼ、およびポリガラクトロナーゼからなる群より選択される。
【００９６】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、この乳化剤は、非エステル乳化剤である。
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、この乳化剤は、レシチンである。
【００９７】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、この乳化剤はデオキシコール酸塩である。
【００９８】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、この乳化剤は、ポリオキシエチルソルビタンモノラウレート（ＴＷＥＥＮ−２０）のような、ただしこれには限定されない、非イオン性界面活性剤である。
【００９９】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、この乳化剤は、胆汁、アラビアゴム、または遊離脂肪酸のナトリウム塩に由来する。
【０１００】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、このカロチノイド検出アッセイは、クロマトグラフィーアッセイである。
【０１０１】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、このクロマトグラフィーアッセイは、薄層クロマトグラフィーおよび高速液体クロマトグラフィーからなる群より選択される。
【０１０２】
本発明は、以下のものを提供することによって、現在公知の構成の欠点に首尾よく取り組む：カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するのにおけるエステラーゼの効率を決定する方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかは脂肪酸エステル化カロチノイドである、方法；カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するのにおいて有効なエステラーゼについてスクリーニングする方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかは脂肪酸エステル化カロチノイドである、方法；カロチノイドの供給源において遊離のカロチノイドの画分を増大するための反応条件を最適化する方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかは、エステラーゼを介して、脂肪酸エステル化カロチノイドである、方法；ならびにカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大する方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかは脂肪酸エステル化カロチノイドである、方法；ならびに遊離カロチノイドの増大した画分を有するカロチノイドの供給源であって、食品添加物、および／または飼料添加物として機能し得る供給源；ならびに豊富な供給源であって、それから所望のカロチノイドの精製のために抽出することができる、供給源。
【０１０３】
図面の簡単な説明
本明細書において、本発明は、添付の図面を参照して単なる例として記載される。ここで、図面を詳細に特に参照すれば、この詳細は、単に単に本発明の好ましい実施形態の一例としておよび例示的考察の目的のために示され、そして本発明の原理および概念的な局面の最も有用かつ容易に理解される説明と考えられるものを提供するために提示されるということが強調される。これに関して、発明の基本的な理解に必要であるよりも詳細な本発明の構造的詳細を示す企図はなされておらず、この図面とともにこの詳細な説明を考慮すれば、本発明のいくつかの形態が、実際にはどのように具体化され得るかということが当業者に明白になる。
図１は、天然のトウガラシカロチノイド（オレオレジンから得た）のＨＰＬＣクロマトグラフである。
図２は、化学的けん化後の天然のトウガラシ（パプリカ）カロチノイドのＨＰＬＣクロマトグラムであり、このクロマトグラムは、ほとんど以下のおよそ９つのピークを含む：（ｉ）カプサンチン（６．１分）；（ｉｉ）ビオラキサンチン（７．３６分）；（ｉｉｉ）カプサンチン（８．８９分）；（ｉｖ）シス−カプサンチン（１０．３３分）；（ｖ）カプソルテイン（ｃａｐｓｏｌｕｔｅｉｎ）（１０．８３分）；（ｖｉ）ゼアキサンチン（１１．２分）；（ｖｉｉ）シス−ゼアキサンチン（１２．０分）；（ｖｉｉｉ）βクリプトタキサンチン（ｃｒｙｐｔｏｔａｘａｎｔｈｉｎ）（１４．３６分）；ならびに（ｉｘ）βカロチン。
図３は、デオキシコール酸の存在下で、ペクチナーゼ、プロテアーゼ、セルラーゼ、およびリパーゼを用いた処理後の天然のトウガラシ（パプリカ）カロチノイドのＨＰＬＣクロマトグラムである。
図４は、デオキシコール酸およびリパーゼを用いた処理後のパプリカオレオレジンカロチノイドのＨＰＬＣクロマトグラムである。
図５ａ〜ｃは、種々の濃度（それぞれ２％、３％および４％）のデオキシコール酸およびリパーゼを用いた処理後のパプリカオレオレジンカロチノイドのＨＰＬＣクロマトグラムである。
図６は、本発明によって、トウガラシの実からオレオレジンを抽出する方法の工程を明示する。
【０１０４】
好ましい実施形態の詳細な説明
本発明は、とりわけ以下の方法である：（ｉ）カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するのにおけるエステラーゼの効率を決定する方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかは脂肪酸エステル化カロチノイドである、方法；（ｉｉ）カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するのにおいて有効なエステラーゼについてスクリーニングする方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかは脂肪酸エステル化カロチノイドである、方法；（ｉｉｉ）カロチノイドの供給源において遊離のカロチノイドの画分を増大するための反応条件を最適化する方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかは、エステラーゼを介して、脂肪酸エステル化カロチノイドである、方法；（ｉｖ）カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大する方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかは脂肪酸エステル化カロチノイドである、方法；ならびに（ｉｖ）トウガラシオレオレジンを抽出する効率的な方法。本発明はさらにとりわけ、遊離カロチノイドの増大した画分を有するカロチノイドの供給源であって、食品添加物、および／または飼料添加物として機能し得る供給源；ならびに豊富な供給源であって、それから所望のカロチノイドの実質的な精製のために抽出することができる、供給源である。
【０１０５】
本発明の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、以下の説明において記載されるか、または実施例によって実証される詳細に対する適用に限定されないことが理解されるべきである。本発明は、他の実施形態が可能であるか、または種々の方法で実施もしくは実行できる。また、本明細書において使用される専門語および用語は、説明の目的であって、限定と解釈されるべきではないことが理解されるべきである。
【０１０６】
本発明の１つの局面によって、トウガラシオレオレジンを抽出する方法が提供される。トウガラシの実は、新鮮であっても凍結であってもいずれでもよい。この方法は、以下の工程によって実施される：水中のトウガラシの実をジュースにホモジナイズする工程；ペレットを得るためにこのジュースを遠心分離する工程；このペレットを（直接または凍結後のいずれかに）エタノールおよび酢酸エチルと混合する工程；このペレットをエタノールおよび酢酸エチルとホモジナイズする工程；乾燥材料を除去する工程；ならびにトウガラシオレオレジンを得るために溶媒をエバポレートする工程。
【０１０７】
本明細書においてさらに詳細にかつ例証されるとおり、乳化されたカロチノイドは、好ましくはセルラーゼおよびペクチナーゼの存在においてリパーゼによって、ペレット（直接または凍結後に）から、好ましくはそれに由来するオレオレジン（上記のような抽出物を介して）から脱エステル化されてもよい。
【０１０８】
好ましくは、トウガラシの実と水との間の重量比は、水２０〜６０部に対して実が８０〜１２０部である。なお好ましくは、このジュースは、２０，０００〜３０，０００ｇで１０〜３０分間、遠心分離される。より好ましくは、このペレットは、エタノールの１〜３部、および酢酸エチルの５〜１５部と混合される。なお好ましくは、乾燥材料を除去する工程は、遠心分離による。好ましくは、溶媒をエバポレートする工程は、４０〜５０℃であり、好ましくは減圧下である。
【０１０９】
本発明の別の局面によれば、カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するのにおいてエステラーゼの効率を決定する方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかが脂肪酸エステル化カロチノイドである方法、が提供される。本発明のこの局面によるこの方法は、予め選択された実験条件のもとで、このカロチノイドの供給源とエステラーゼとを接触させる工程；ならびに、このカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分の増大においてエステラーゼの効率を決定するためにカロチノイド検出アッセイを用いる工程によって実施される。
【０１１０】
本発明のなお別の局面によれば、カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するのにおいて有効なエステラーゼについてスクリーニングする方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかが脂肪酸エステル化カロチノイドである方法、が提供される。本発明のこの局面によるこの方法は、予め選択された実験条件のもとで、このカロチノイドの供給源を別々に、各々のエステラーゼと接触させる工程；ならびに、このカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分の増大において各々のエステラーゼの効率を決定するためにカロチノイド検出アッセイを用い、これによってこのカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分の増大において有効なエステラーゼについてスクリーニングする工程、によって実施される。
【０１１１】
本発明のなお別の局面によれば、カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するための反応条件を最適化する方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかが、エステラーゼを介して、脂肪酸エステル化カロチノイドである方法が提供される。本発明のこの局面によるこの方法は、予め選択された異なる実験条件のもとで、このカロチノイドの供給源とエステラーゼと接触させる工程；ならびに、各々の予め選択された異なる実験条件のもとで、このカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分の増大においてエステラーゼの効率を決定するためにカロチノイド検出アッセイを用い、これによって、このカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分の増大のための反応条件を最適化する工程であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかが、エステラーゼを介して、脂肪酸エステル化カロチノイドである、工程によって実施される。
【０１１２】
好ましくは、このカロチノイド検出アッセイとしては、薄層クロマトグラフィー（ＴＬＣ）、および高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）などのクロマトグラフィーアッセイが挙げられるがこれらに限定されない。これらのアッセイは、周知であり、そして異なるカロチノイドの特徴づけにおいて頻繁に用いられる。
【０１１３】
本発明のなお別の局面に従って、カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大する方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかは脂肪酸エステル化カロチノイドである、方法が提供される。本発明のこの局面による方法は、脂肪酸エステル化カロチノイドを脱エステル化するのに有効な条件下で、このカロチノイドの供給源を有効な量のエステラーゼと接触させる工程であって、これによってこのカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大する工程によって実施される。一旦遊離されれば、個々の非エステル化カロチノイド、または同様の非エステル化カロチノイドの群を抽出して、当該分野で周知の方法（例えば、有機溶媒を用いた抽出、その後の相分離、種々のクロマトグラフィーなどが挙げられるがそれらに限定されない）を用いて、実質的な均質性にまで、精製することができる。
【０１１４】
本発明の方法によって生成された、カロチノイドの豊富な、遊離の非エステル化カロチノイドの供給源、および／またはそれからさらに精製された遊離のカロチノイドを、食品添加物、および／または飼料添加物としてヒトまたは動物の食餌に用いて、天然の抗酸化剤ならびに／または食品、動物および化粧用の天然の着色剤として役立てることができる。
【０１１５】
本発明によるカロチノイドの好ましい供給源は、カロチノイドの供給源におけるほとんどのカロチノイドが、脂肪酸エステル化カロチノイド（例えば、トウガラシ由来カロチノイドなど）であるという点で特徴付けられる。トウガラシは、野菜作物の中でも最もカロチノイドの豊富なものである。トウガラシのほとんどの栽培用亜種は、Ｃａｐｓｉｃｕｍ  ａｎｎｕｕｍ種に属する；トウガラシの育種は、野菜、香辛料、装飾品、または薬用植物としての使用に適した栽培品種および亜種の開発に、主に集中しかつ展開してきた。トウガラシの化学的、かつ栄養的な組成の改良に向けられてきた研究は少ない（Ｂｏｓｌａｎｄ，１９９３；Ｐｏｕｌｏｓ，１９９４）。カプサンチンは、トウガラシの実の主なカロチノイドであり、その含量は、主な遺伝子および多遺伝子（ポリジーン）によって制御される；その生合成経路にそっていくつかの遺伝子が同定されている（Ｌｅｆｅｂｖｒｅ，１９９８）。
【０１１６】
トウガラシの実（特にパプリカ栽培種由来）を、食品着色料として粉末およびオレオレジンの形態で用いる。これらの産物は、カロチノイドが極めて豊富であり、それらのいくつかは、トウガラシの実に特異的である。ケトカロチノイド、カプサンチンは、トウガラシにのみ存在し、この野菜におけるカロチノイドの５０％に相当し、そしてその赤い色に寄与する。ゼアキサンチンおよびルテイン、βカロチン、およびβクリプトキサンチンは、それぞれ２０％、１０％、および５％の濃度でトウガラシ中において見出されるさらなるカロチノイドである（Ｌｅｖｙら，１９９５）。カプサンチンは、完熟した実における総カロチノイドの３０〜６０％を占める。カプサンチンは、脂肪酸でエステル化される（非エステル化２０％；モノエステル化２０〜３０％；ジエステル化４０〜５０％）。エステル化されたカプサイシンの脂肪酸は、主としてラウリン酸（１２：０）、ミリスチン酸（１４：０）、およびパルミチン酸（１６：０）である。それにもかかわらず、脂肪酸エステル化されたカロチノイドのバイオアベイラビリティは、極めて低い。
【０１１７】
脂肪酸エステル化カロチノイドを含有する他の植物種（これには、リンゴ、アンズ、アボガド、ブラッドオレンジ、シマホオズキ、カランボラ、チリ、クレメンタイン、キンカン、ビワ、マンゴー、ミネオーラ、ネクタリン、オレンジ、パパイア、桃、カキ、プラム、ジャガイモ、カボチャ、タンジェリンおよびズッキーニが挙げられるがこれらに限定されない）はまた、本発明のためのカロチノイドの供給源として用いられ得る。これらの実のエステル化カロチノイド含量は、本明細書において参考として援用される、Ｄｉｅｔｍａｒ  Ｅ．Ｂｒｅｉｔｈａｕｐｔ、およびＡｍｅｎｅｈ  Ｂａｍｅｄｉ「Ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ  ｅｓｔｅｒ  ｉｎ  ｖｅｇｅｔａｂｌｅｓ  ａｎｄ  ｆｒｕｉｔｓ：Ａ  ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ  ｗｉｔｈ  ｅｍｐｈａｓｉｓ  ｏｎ  ｂｅｔａ−ｃｒｙｐｔｏｘａｎｔｈｉｎ  ｅｓｔｅｒｓ」Ｊ．Ａｇｒｉｃ．Ｆｏｏｄ  Ｃｈｅｍ．２００１，４９，２０６４〜２０７０に記載される。
【０１１８】
脂肪酸エステル化カロチノイドを脱エステル化し得る任意のタイプのエステラーゼを、本発明の実行に用いることができる。種々のタイプの基質（カロチノイド供給源）に関して、最も効率的なエステラーゼ、およびその活性について適切な条件をスクリーニングするための方法も本明細書において記載される。選り抜きのエステラーゼは、例えば、リパーゼ、カルボキシエステルエステラーゼ、またはクロロフィラーゼ、好ましくはリパーゼであってもよい。これらのファミリーに属する酵素種は、広範な範囲の脂肪酸エステルを脱エステル化すること（すなわち、広範な範囲の基質特異性を有すること）が公知である。異なるリパーゼが、本発明の方法において用いられ得る。このリパーゼとしては、例えば、細菌、酵母、または動物の供給源から得られたリパーゼが挙げられる。本発明の方法を実行する間に用いられるエステラーゼは、溶液中で遊離していても、固定されていてもよい。いずれの場合でも、以下にさらに詳細に説明されるように、使用されるエステラーゼの触媒活性を増強するために、カロチノイド供給源の水中油型エマルジョン、または好ましくは油中水型エマルジョンが調製される。カロチノイドの供給源にかなりの程度依存して、酵素活性を増強するための他の手段がまた実施されてもよい（その手段は、以下にさらに考察される）。
【０１１９】
リパーゼは代表的に、トリグリセリドおよびジグリセリド（エステル結合によってグリセロールに結合した脂肪酸を含有する）の脱エステル化を触媒する。例えば、パプリカ中のカロチノイドは、ミリスチン酸、ラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、およびリノール酸のような脂肪酸によってエステル化され、そしてこの理由で、それらは、リパーゼの天然の基質であるトリグリセリドとは異なる。リパーゼは、水／脂質の界面で活性であるように、乳化されたアシル脂質を加水分解することが公知である。この理由のために、デオキシコール酸塩は、酵素の反応を改善し、そしてその濃度は、高い反応性の酵素を受容するのに重要である。リパーゼ触媒反応は、Ｃａ２＋イオンによって加速される。なぜなら、遊離された脂肪酸は、不溶性のＣａ塩として沈殿するからである。本明細書に記載のプロセスにおけるＣａ２＋の導入によって、脱エステル化は増強される。
【０１２０】
従って、本発明の好ましい実施形態によれば、予め選択された実験の条件、予め選択された異なる実験条件、および／または脂肪酸エステル化カロチノイドを脱エステル化するのに有効な条件は、例えば、以下：セルロース分解酵素の添加；タンパク質分解酵素の添加；ペクチン分解酵素の添加；反応混合物に対する乳化剤の添加；および／または反応混合物に対する少なくとも１つの金属イオンの添加（例えば、ＣａＣｌ２、および／またはＮａＣｌのような塩の添加）を含む。他の反応条件（例えば、エフェクターの添加、温度、ｐＨ、など）はまた、酵素および基質の各々の組み合わせについて最適化され得る。
【０１２１】
本発明の文脈において用いられる分解酵素は、封鎖（ｓｅｑｕｅｓｔｅｒｉｎｇ）効果を回避し、そして反応混合物の粘性を減少させるために、反応混合物に存在する各々の基質を分解するように働く。
【０１２２】
選り抜きのセルロースは、植物、昆虫、または細菌の供給源由来のＣ１型β−１，４グルカナーゼ、エキソ−β−１，４グルカナーゼ、エンド−β−１，４−グルカナーゼ、および／またはβグルコシダーゼであってもよい。タンパク質分解酵素は、例えば、トリプシン、パパイン、キモトリプシン、フィシン、ブロメリン、カテプシン、および／またはレンニンであってもよい。タンパク質分解酵素のタイプおよび量は、エステラーゼ自体の分解を回避するために制御される。ペクチン分解酵素は、例えば、ペクチンエステラーゼ、ペクチン酸リアーゼ、および／またはポリガラクトロナーゼであってもよい。
【０１２３】
選り抜きの乳化剤に対して慎重に注意するべきである。脂質エステラーゼは、水溶性であり、従ってエマルジョンの水成分中に残留するが、その基質は、エマルジョンの油部分に残留する。好ましくは、使用した乳化剤は、非エステル乳化剤である。なぜなら、エステル乳化剤は、この選り抜きのエステラーゼの競合基質またはインヒビターとして、反応に有害に影響し得るからである。従って、現在適用される乳化剤としては、レシチン、デオキシコール酸、アラビアゴム（ｇｕｍ  Ａｒａｂｉｃ）（例えば、０．５〜２．０％）、遊離脂肪酸（例えば、０．５〜２．０％）、胆汁由来乳化剤、および非イオン性界面活性剤（例えば、ポリオキシエチルソルビタンモノラウレート（ＴＷＥＥＮ−２０）、ただしこれには限定されない）が挙げられる。
【０１２４】
本発明は、以下の方法を提供する：（ｉ）カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するのにおけるエステラーゼの効率を決定する方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかは脂肪酸エステル化カロチノイドである、方法；（ｉｉ）カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するのにおいて有効なエステラーゼについてスクリーニングする方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかは脂肪酸エステル化カロチノイドである、方法；（ｉｉｉ）カロチノイドの供給源において遊離のカロチノイドの画分を増大するための反応条件を最適化する方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかは、エステラーゼを介して、脂肪酸エステル化カロチノイドである、方法；ならびに（ｉｖ）カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大する方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかは脂肪酸エステル化カロチノイドである、方法。本発明はさらに、遊離カロチノイドの増大した画分を有するカロチノイドの供給源であって、食品添加物、および／または飼料添加物として機能し得る供給源；ならびに豊富な供給源であって、それから所望のカロチノイドの精製のために抽出することができる供給源、を提供する。
【０１２５】
本発明は、カロチノイドの化学的脱エステル化の過程を上回る大きい利点を提供する。例えば、パプリカのアルカリ処理は、そのタンパク質および抗酸化剤（例えば、ビタミンＣおよびＥ）の特性にかなりの程度影響する。カロチノイドのアルカリに基づく脱エステル化に必要である、パプリカの高温への加熱の間、以下の有害反応の１つ以上が生じることが理解される：（ｉ）必須アミノ酸の破壊；（ｉｉ）天然のアミノ酸の誘導体（代謝されない）への転化；（ｉｉｉ）架橋の結果としてのタンパク質の消化性の低下；そして最後に、ただし最も小さいというわけではないのだが、細胞傷害性化合物の生成。これに関して、高いｐＨ値でのエノラートの形成に起因して、フェノール化合物（ビタミンＥ、およびほとんどの他の抗酸化剤を含む）は、フリーラジカル（カロチノイドを酸化して破壊する）を生成する過程において、さらに急速に酸化されることが理解される（Ｂｅｌｉｔｚ、およびＧｒｏｓｃｈ  Ｗ．Ｆｏｏｄ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ，１９８７）。
【０１２６】
本発明のさらなる目的、利点、および新規な特徴は、以下の実施例の試験に基づいて、当業者に明白になるが、以下の実施例は、限定する意図はない。さらに、本明細書において上記に描写される、そして特許請求の範囲において請求される、本発明の種々の実施形態および局面の各々についての実験による支持は、以下の実施例において見出される。
【０１２７】
実施例
以下の実施例についてここで言及するが、この実施例は、上記の詳細な説明と一緒に、非限定的な様式で本発明を例示する。
【０１２８】
実施例１
材料および実験の手順
材料：
パプリカ粉末およびオレオレジンパプリカは、Ｔａｖｌｉｎｅｉ−Ｈａｎｅｇｅｖ，Ａｖｓｈａｌｏｍから購入した。リン酸ナトリウム、クエン酸、ＴＷＥＥＮ−２０（ポリオキシエチレンソルビタンノモラウレート）、および水酸化カリウムは、Ｍｅｒｃｋ（Ｄａｒｍｓｔａｄｔ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から入手した。デオキシコール酸（ナトリウム塩）、ＢＨＴ（ブチル化ヒドロキシトルエン）、ブタ由来の膵臓リパーゼを、Ｓｉｇｍａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，Ｍｏ）から入手した。酵素、リパーゼＡ「Ａｍａｎｏ  ６」、リパーゼＦ−ＡＰ１５、およびリパーゼＡＹ「Ａｍａｎｏ  ３０」（ヒトでの使用に承認された）は、天野製薬株式会社（Ａｍａｎｏ，Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｓ  Ｃｏ．ＬＴＤ）（錦、日本）Ｎｉｓｈｉｋｉ，Ｊａｐａｎ）から入手した。ペクチナーゼ／セルラーゼ、Ｒｏｈａｍｅｕｔ  Ｍａｘ、およびプロテアーゼ（Ｃｏｒａｌａｓｅ  ＰＮ−Ｌ）を、Ｒｏｈｍ  Ｅｎｚｙｍｅ  ｇｍｂｈ（Ｄａｒｍｓｔａｄｔ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から入手した。ＨＰＬＣ等級のエタノールおよびヘキサンをＢｉｏｌａｂ（Ｉｓｒａｅｌ）から、そしてＨＰＬＣ用アセトンをＢａｋｅｒ（Ｄｅｖｅｎｔｅｒ，Ｈｏｌｌａｎｄ）から入手した。
【０１２９】
高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）：
ＳＣＬ−１０Ａ島津（Ｓｈｉｍａｄｚｕ）ダイオードアレイ検出器を装備した島津（Ｓｈｉｍａｄｚｕ）ＬＣ−１０  ＡＴ上でＨＰＬＣを実施した。個々のピーク（２６０ｎｍ〜５４０ｎｍ）由来のスペクトル特性の光ダイオードアレイ測定を、上り勾配、頂部、および下り勾配で決定した。カラム（Ｍｅｒｃｋ  ＲＰ−１８ｅ  ３．４×２５０ｍＭ，５−μｍ粒子）を、ＨＰＬＣ分離に用いた。ピークは、４５０ｎｍ、および４７４ｎｍで検出された。移動相は、Ｍｉｎｇｕｅｚ−Ｍｏｓｑｕｅｒａら１９９３（Ｊ．Ａｇｒｉｃ．Ｆｏｏｄ  Ｃｈｅｍ．４１，１６１６〜１６２０）によって示唆された勾配を有するアセトンおよびＨ２Ｏであった。
【０１３０】
酵素によるパプリカ粉末の脱エステル化：
パプリカ粉末（５００ｍｇ）を、セルラーゼ−ペクチナーゼ（１００μｌ）、リパーゼ（１００ｍｇ）、および０．２％デオキシコール酸（２００ｍｇ）の存在下で（ｐＨ４．９３）、９．５ｍｌの水中に懸濁した。この懸濁液を、加熱した水浴中で３７℃で２４時間、振盪した。エタノール（５ｍｌ）、および５ｍｌのヘキサンの添加によって、これらの懸濁液からカロチノイドを抽出した。抽出物中で色が観察できなくなるまで、ヘキサンを用いた抽出を繰り返し行った。
【０１３１】
酵素によるパプリカオレオレジンの脱エステル化：
パプリカオレオレジン（２０ｍｇ）を、ＴＷＥＥＮ−２０（２００μｌ）またはデオキシコール酸（１００ｍｇ）、および１０ｍｌのＨ２Ｏと混合した。そのエマルジョンを３７℃で２４時間振盪させた。４ｍｌのエタノールおよび５ｍｌのヘキサンの添加によって、カロチノイドの抽出を実施した。抽出物中で色が観察できなくなるまで、ヘキサンを用いた抽出を繰り返し行った。合わせたヘキサン抽出物を、水（２５ｍｌ）を用いて洗浄して、カロチノイドのＨＰＬＣ決定のために、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。
【０１３２】
化学的脱エステル化（化学的けん化）：
本質的に、Ｉｔｔａｈら，Ｊ．Ａｇｒｉｃ．Ｆｏｏｄ  Ｃｈｅｍ．１９９３，４１，８９９〜９０１に記載のとおり、化学的脱エステル化を実施した。
【０１３３】
実施例２
実験結果
図１によって、天然のトウガラシ（パプリカ）カロチノイドのクロマトグラムが明示される。主なカロチノイドは、カプサンチンである。遊離の非エステル化カプサンチンは、約９分で溶出された。ほとんどのカプサンチンは、モノエステルおよびジエステルとしてエステル化された。モノエステルは、βクリプトキサンチン（１４．３３分）の後ろで、かつβカロチン（１８．９分）の前に、３つの主なピークで溶出された。ジエステルは、２２〜２６分の間の７つの主なピークとして溶出された。
【０１３４】
図２によって、化学的けん化後、トウガラシ（パプリカ）ジエステルおよびモノエステルカロチノイドのピークの全てが消失し、そしてクロマトグラムが、ほとんど約９つのピークを含むことが実証される：（ｉ）カプサンチン（６．１分）；（ｉｉ）ビオラキサンチン（７．３６分）；（ｉｉｉ）カプサンチン（８．８９分）；（ｉｖ）シス−カプサンチン（１０．３３分）；（ｖ）カプソルテイン（１０．８３分）；（ｖｉ）ゼアキサンチン（１１．２分）；（ｖｉｉ）シス−ゼアキサンチン（１２．０分）；（ｖｉｉｉ）β−クリプトキサンチン（１４．３６分）；および（ｉｘ）β−カロチン。化学的けん化の欠点は、本明細書中以降において考察される。
【０１３５】
図３によって、ペクチナーゼ／セルラーゼ（Ｒｏｈａｍｅｎｔ  ｍａｘ（Ｒｏｈｍ）０．１重量％）、プロテアーゼ（Ｃｏｒｏｌａｓｅ  ＰＮ−Ｌ（Ｒｏｈｍ）０．１重量％）（それぞれ、ペクチン、タンパク質、およびセルロースを柔らかくする）、ならびにリパーゼ（ａｍａｎｏ  ３０，０．１重量％）を用いた３７℃で２４時間のトウガラシ（パプリカ）のインキュベーションが、モノエステルおよびジエステルの遊離カロチノイドへの脱エステル化を生じ、これによって得られるクロマトグラムは、化学的けん化を介して得られたクロマトグラム（図２）と同様であることが実証される。
【０１３６】
図４によって、デオキシコール酸塩（４重量％）およびリパーゼ（ａｍａｎｏ  ３０，０．１重量％）の存在下での、３７℃で２４時間のオレオレジンのインキュベーション後のパプリカオレオレジンの脱エステル化が実証される。
【０１３７】
以下の他のリパーゼ：膵臓リパーゼ、リパーゼＡ、「Ａｍａｎｏ６」、リパーゼＦ−ＡＰ１５を用いて行った同様のアッセイでは、かなり劣った結果が得られた。
【０１３８】
図５ａ−ｃによって、デオキシコール酸塩（それぞれ、２重量％、３重量％、または４重量％）、およびリパーゼ（ａｍａｎｏ  ３０，０．１重量％）の存在下での、３７℃４８時間のオレオレジンのインキュベーション後のパプリカオレオレジンの脱エステル化が実証される。同様のカロチノイド脱エステル化の結果が、３％および４％のデオキシコール酸を用いて得られるが、２％デオキシコール酸を用いた場合、いくらか劣ったカロチノイド脱エステル化の結果が得られることに注目のこと。同様の反応の最適化が、他の反応成分の全てについて実施可能であることが理解される。
【０１３９】
これらの結果は、エステラーゼによってトウガラシカロチノイドを効率的に脱エステル化することが可能であることを実証する。ヒトまたは動物による摂取の前の、パプリカカロチノイドの酵素的な脱エステル化は、腸から血漿へのこれらの化合物のバイオアベイラビリティを非常に増強する。
【０１４０】
実施例３
リパーゼ活性に対するＣａＣｌ２およびＮａＣｌの効果
トウガラシカロチノイドの脱エステル化に対する、ｐＨ７．６における、３７．０℃、１８時間のリパーゼの活性を、ＣａＣｌ２およびＮａＣｌの存在下で測定した。以下の表１に示されるように、反応混合物に対するＣａＣｌ２の添加は、リパーゼ活性を有意に増大した。
【表１】
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【０１４１】
ＣａＣｌ２なしで、１５０ｍＭ  ＮａＣｌの存在下では、脱エステル化は８７％であった。
【０１４２】
実施例４
新鮮な、または凍結されたトウガラシの実からのオレオレジンの抽出
新鮮な、または凍結されたトウガラシの実（１００部）を、蒸留水（４０部）とともに５分間、ジュースにホモジナイズした。そのジュースを２５，０００ｇで２０分間遠心分離して、そのペレットを（直接または凍結させてのいずれかで）、２部のエタノール、および１０部の酢酸エチルと混合した。その溶出物を１分間ホモジナイズした。その溶媒を、遠心分離によって乾燥材料から分離して、減圧下において４５℃でエバポレートさせて、トウガラシオレオレジンを得た。この方法のこの工程は、図６のフローチャートに模式的に示される。
【０１４３】
本発明の確実な特徴（明確化のために、別々の実施形態の状況で記載される）はまた、単一の実施形態において組み合わせて提供されてもよいことが理解される。反対に、本発明の種々の特徴（簡便性のために、単一の実施形態の状況で記載される）はまた、別々に、または任意の適切なサブコンビネーションにおいて提供されてもよい。
【０１４４】
本発明は、その特定の実施形態と組み合わせて記載されているが、多くの変更、改変、およびバリエーションが当業者に明白であることは、明らかである。従って、添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲内におさまる、このような変更、改変、およびバリエーションの全てを包含することが意図される。本明細書において言及される全ての刊行物、特許、および特許出願は、各々の個々の刊行物、特許または特許出願が、参考として本明細書に援用されることが、あたかも詳細かつ個々に示されるのと同程度まで、その全体が参考として本明細書に援用される。さらに、本出願における任意の参考文献の引用または識別は、このような参考文献が本発明の先行技術として利用されるような承認として解釈されるべきではない。
【０１４５】
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【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】図１は、天然のトウガラシカロチノイド（オレオレジンから得た）のＨＰＬＣクロマトグラフである。
【図２】図２は、化学的けん化後の天然のトウガラシ（パプリカ）カロチノイドのＨＰＬＣクロマトグラムである。
【図３】図３は、デオキシコール酸の存在下で、ペクチナーゼ、プロテアーゼ、セルラーゼ、およびリパーゼを用いた処理後の天然のトウガラシ（パプリカ）カロチノイドのＨＰＬＣクロマトグラムである。
【図４】図４は、デオキシコール酸およびリパーゼを用いた処理後のパプリカオレオレジンカロチノイドのＨＰＬＣクロマトグラムである。
【図５Ａ】図５ａは、種々の濃度のデオキシコール酸を用いた処理後のパプリカオレオレジンカロチノイドのＨＰＬＣクロマトグラムである。
【図５Ｂ】図５ｂは、種々の濃度のデオキシコール酸を用いた処理後のパプリカオレオレジンカロチノイドのＨＰＬＣクロマトグラムである。
【図５Ｃ】図５ｃは、種々の濃度のデオキシコール酸を用いた処理後のパプリカオレオレジンカロチノイドのＨＰＬＣクロマトグラムである。
【図６】図６は、本発明によって、トウガラシの実からオレオレジンを抽出する方法の工程を明示する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年12月12日(2003.12.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するための方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかが、脂肪酸エステル化カロチノイドである方法であって、脂肪酸エステル化カロチノイドを脱エステル化するのに有効な条件下で、このカロチノイドの供給源と有効量のエステラーゼとを接触させ、これによって、このカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大する工程を包含する方法であって、脂肪酸エステル化カロチノイドを脱エステル化するのに有効な前記条件が、以下の群より選択される少なくとも１つの添加物の添加を特徴とする方法：
セルロース分解酵素；
タンパク質分解酵素；
ペクチン分解酵素；
乳化剤；および
少なくとも１つの金属イオン。
【請求項２】
カロチノイドの前記供給源は、カロチノイドの前記供給源におけるカロチノイドの大部分が前記脂肪酸エステル化カロチノイドである請求項１の方法。
【請求項３】
カロチノイドの前記供給源は、トウガラシである請求項１の方法。
【請求項４】
カロチノイドの前記供給源は、トウガラシ粉末である請求項１の方法。
【請求項５】
カロチノイドの前記供給源は、パプリカである請求項１の方法。
【請求項６】
カロチノイドの前記供給源は、トウガラシオイル抽出物である請求項１の方法。
【請求項７】
カロチノイドの前記供給源は、トウガラシオレオレジンである請求項１の方法。
【請求項８】
カロチノイドの前記供給源は、リンゴ、アンズ、アボガド、ブラッドオレンジ、シマホオズキ、カランボラ、チリ、クレメンタイン、キンカン、ビワ、マンゴー、ミネオーラ、ネクタリン、オレンジ、パパイア、桃、カキ、プラム、ジャガイモ、カボチャ、タンジェリンおよびズッキーニからなる群より選択される請求項１の方法。
【請求項９】
前記エステラーゼは、リパーゼ、カルボキシルエステルエステラーゼ、およびクロロフィラーゼからなる群より選択される請求項１の方法。
【請求項１０】
前記エステラーゼは、リパーゼである請求項１の方法。
【請求項１１】
前記リパーゼは、細菌のリパーゼ、酵母のリパーゼ、カビのリパーゼ、および動物のリパーゼからなる群より選択される請求項１０の方法。
【請求項１２】
前記エステラーゼは固定される請求項１の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの金属イオンは、Ｃａ＋＋、およびＮａ＋からなる群より選択される請求項１の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの金属イオンの添加は、前記金属イオンの少なくとも１つの塩の添加による請求項１の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの塩は、ＣａＣｌ２およびＮａＣｌからなる群より選択される請求項１の方法。
【請求項１６】
前記セルロース分解酵素は、Ｃ１型β−１，４グルカナーゼ、エキソ−β−１，４グルカナーゼ、エンド−β−１，４−グルカナーゼ、およびβグルコシダーゼからなる群より選択される請求項１の方法。
【請求項１７】
前記タンパク質分解酵素は、トリプシン、パパイン、キモトリプシン、フィシン、ブロメリン、カテプシン、およびレンニンからなる群より選択される請求項１の方法。
【請求項１８】
前記ペクチン分解酵素は、ペクチンステラーゼ、ペクチン酸リアーゼ、およびポリガラクトロナーゼからなる群より選択される請求項１の方法。
【請求項１９】
前記乳化剤は、非エステル乳化剤である請求項１の方法。
【請求項２０】
前記乳化剤は、レシチンである請求項１９の方法。
【請求項２１】
前記乳化剤は、デオキシコール酸塩である請求項１９の方法。
【請求項２２】
前記乳化剤は、非イオン性界面活性剤である請求項１９の方法。
【請求項２３】
前記乳化剤は、胆汁、アラビアゴム、または遊離脂肪酸の塩に由来する請求項１９の方法。
【請求項２４】
カロチノイドの供給源から遊離のカロチノイドを抽出する工程をさらに包含する請求項１の方法。
【請求項２５】
遊離のカロチノイドの増大した画分を有し、かつ請求項１の方法によって生成されるカロチノイドの供給源。
【請求項２６】
請求項２５のカロチノイドの供給源を含む食品添加物。
【請求項２７】
請求項２５のカロチノイドの供給源を含む飼料添加物。
【請求項２８】
トウガラシオレオレジンを抽出する方法であって：
水中のトウガラシの実をジュースにホモジナイズする工程；
ペレットを得るためにこのジュースを遠心分離する工程；
このペレットをエタノールおよび酢酸エチルと混合する工程；
このペレットをエタノールおよび酢酸エチルとホモジナイズする工程；
乾燥材料を除去する工程；ならびに
トウガラシオレオレジンを得るために溶媒をエバポレートする工程
を包含する方法。
【請求項２９】
前記トウガラシの実と前記水との間の重量比は、水２０〜６０部に対して実が８０〜１２０部である請求項２８の方法。
【請求項３０】
前記トウガラシの実は凍結される請求項２８の方法。
【請求項３１】
前記トウガラシの実は新鮮である請求項２８の方法。
【請求項３２】
前記ジュースは、２０，０００〜３０，０００ｇで１０〜３０分間、遠心分離される請求項２８の方法。
【請求項３３】
前記ペレットは、前記エタノールの１〜３部、および前記酢酸エチルの５〜１５部と混合される請求項２８の方法。
【請求項３４】
前記乾燥材料を除去する工程は、遠心分離による請求項２８の方法。
【請求項３５】
前記溶媒をエバポレートする工程は、４０〜５０℃である請求項２８の方法。
【請求項３６】
前記溶媒をエバポレートする工程は、４０〜５０℃であり、かつ減圧下である請求項２８の方法。
【請求項３７】
前記溶媒をエバポレートする工程は、減圧下である請求項２８の方法。
【国際調査報告】
2004532635.tif 000106