Astaxantina ¿Qué es bueno para la acuicultura?

astaxantina, whose chemical name is 3,3-dihydroxy-beta,beta-carotene-4,4-dione ymolecular formula is C40H5204, is widely found enthe living world, especially in aquatic animals such as shrimp, crab, fish and the feathers debirds. astaxantinais a xanthophyll that is one of the most widely distributed in the animal kingdom. It is pink in color and has unique coloring properties. It can also promote the production of antibodies and enhance the animal's inmunidad. En términos de su capacidad para resistir la oxidy eliminar los radicales libres, es más potente que el beta-caroten. Es soluble en agua y lipofílico, y fácilmente soluble en disolventes orgánicos como disulfurde de carbono, acetona, benceny cloroform. Astaxantina es un carotenoicomo aditivo con un gran potencial, y tiene amplias perspectivas en los campos de la acuicultura, alimentos, piensos, cosméticos y medicina. Este artículo se centra en su aplicación en acuicultura.

1 astaxantina producción

1.1 extracción de astaxantina de residuos de procesamiento acuático

According to reports in the United States, the extraction of astaxanthin, astaxantinaesters and shrimp red pigment desdecrayfish waste has an output rate of up to 153 ug/g waste. It should be noted that the lime in the waste will affect the production of astaxanthin, so it should be removed as much as possible during extraction. In recent years, countries such as Norway have used ensiling technology to treat aquatic waste, which has increased the recovery rate por10% and greatly improved purity. It has been proven that adding inorganic or organic acids during ensiling will break the bond between astaxanthin and the protein or skeletal parts, thereby increasing the release of astaxanthin.

El principal proceso de producción para la extracción de astaxantina de los residuos de procesamiento acuático: en primer lugar, los residuos, que se almacena en una bolsa de vinilo de doble capa y se mantiene a -70°C, se muele en una pasta al producir astaxantina. El aceite de soja se añade con una relación de peso de 1:1, se mezcla bien y el recipiente está rodeado de plomo o platino para protegerlo de la luz. Calentar lentamente a 90 ° C y parar. Utilice centrifua baja temperatura (0 ° C, 11.000 r/min, 10 min) para recoger la solución de aceite y permitir que se separen en capas. Astaxantina está presente en la capa superior de la solución de pigmento. Utilizar un separador de líquido para separar y purila astaxantina. Este método tiene condiciones de producción duras, altos costos de producción, bajos rendimientos, y el producto no es muy puro. Por lo tanto, en la actualidad, sólo unos pocos países utilizan esta tecnología para producir astaxantina.

1.2 uso de algas para producir astaxantina

Muchos tipos de algas pueden producir astaxantina. Durante el crecimiento de Haematococcus pluvialis, si hay una falta de fuentes de nitrógeno, astaxantina se acumulará en el cuerpo; Si se añaden iones de hierro bivalentes durante el proceso de cultivo, su capacidad de síntesis se mejorará y la deposición de astaxantina se promoverá. También se ha informado de que la luz azul puede inducir la síntesis de carotenoides y astaxantina. En la actualidad, el contenido de astaxantina en Haematococcus pluvialis de alta calidad representa más del 90% del contenido total de carotenoides. El contenido está relacionado con la naturaleza y la intensidad de la luz. Los experimentos han demostrado que cuanto mayor es la intensidad de la luz, mayor es la producción de astaxantina, y que la luz continua es mejor que la luz intermitente. Sin embargo, las condiciones de crecimiento de estas algas son duras, con altos requisitos de calidad del agua, medio ambiente y luz, y la producción a gran escala sigue siendo difícil (Johnson et al., 1991).

1.3 producción de astaxantina con levadura

En la actualidad, se ha encontrado que la levadura roja, la levadura roja BF-6, etc., puede sintetizar astaxantina. La levadura roja fue aislada por primera vez por Phaff y otros en la década de 1970 a partir de los exudados de árboles caducifolios en Japón y las zonas montañde Alaska, Estados Unidos (Phaff et al., 1972). Es la única especie en el filo de hongos, el filo de hongos, el subfilo de mucormycetes, la familia de Cryptococcus, y el género de levadura roja. Se reproduce por broveget. El hongo puede producir más de 10 tipos de carotenoides durante la fermentación, principalmente astaxantina, − -caroteno, y "-caroteno, de los cuales la astaxantina representa del 60% al 85%.

Las condiciones óptimas para la levadura roja para producir astaxantina: la fuente de carbono es la glucosa y la cellobiose; La fuente de nitrógeno es sulfato de amonio; La temperatura óptima de cultivo es de 20 ~ 22℃; El pH óptimo es 5,0; También se prefieren las condiciones aeróbicas, y la tasa de suministro de oxígeno debe ser superior a 30mmol/h. Cuando el valor es inferior a este, la producción de astaxantina se reducirá significativamente. La cepa original de Rhodopseudomonas palustris tiene una baja capacidad sintética, con un contenido total de carotenoides de menos de 500 μg/g de peso seco celular (cDW), y astaxantina en alrededor de 350 μg/g de cDW. Johnson et al. aumentaron el contenido de astaxantina a 814 μg/g mediante la adición de jugo de tomate (que contiene precursores de astaxantina) al medio de cultivo.

Recently, Calo et al. added 0.1% methoxycarboxylic acid (a precursor of carotenoid synthesis) to the culture medium, and the astaxanthin and total pigment content increased by 400%. Meyer reported that the addition of acetic acid could increase the biomass of Rhodaffoeta yeasts, and the astaxanthin content in the cells reached 1430 μg/g cell dry weight (cDW). In China, Lü Yuhua and Jin Zhengyu, among others, used nitroso guanidine (NTG) to mutate the mutant strain 4-26, which significantly increased the total carotenoid production and the proportion of astaxanthin. Currently, the American companies Red Star and Euglena Bio use this yeast to Producir astaxantina.

Shi Anhui (1999) informó que el uso de la levadura roja pegajosa BF-6 aislado del suelo de la viña como la cepa de partida, y después de la mutagenesis ultravioleta y metanesulfonato de etilo, el mayor contenido de astaxantina producido por la cepa mutante fue 1. 3mg/ gcDW, su tolerancia a la uva es del 6%, y el rendimiento de astaxantina también puede alcanzar 1.

25mg/ gcDW by fermenting with 2% molasses instead of glucose. The optimal fermentation temperature of this strain is 29-30°C, the optimal pH is 5.2-5.5, and the oxygen supply rate should be above 35mmkl/h. After adding Jugo de tomate, the astaxanthin yield was as high as 1.43 mg/g DW. Recent foreign research has shown that a dark red yeast (phadotoralarubra) isolated from Bulgarian yogurt can increase astaxanthin production by 80 times compared to Rhodotorula glutinis under the same culture conditions. It also has less nutritional requirements and produces faster.

Astaxantina es un pigmento intracelular, y las células deben ser rotos antes de que los animales son alimentados. Para promover la liberación del pigmento, Okagbue y Lewis utiliza autólisis con agua destilada y ácido cítrico. Gentles y Haard encontraron en sus experimentos que los cuatro métodos de molienda mecánica (MY), tratamiento enzímico (EY), secado por pulveri(SY) y extracción del pigmento antes de la alimentación (C), todos resultaron en una buena coloración de la piel y los músculos del esturión. Después de 8 semanas, el color de los peces tienden a ser más oscuro para mi > EY > SY > C > Grupo de control. Parece que el rectificado mecánico de las células es un método simple y eficaz. Algunos estudiosos domésticos también han logrado buenos resultados utilizando el método de triturde células de ácido clorhídrico caliente.

1.4 producción de astaxantina por síntesis química

Roche en Suiza produce astaxantina por síntesis química bajo el nombre comercial Carophyll Pink, con un contenido de astaxantina de 5% a 10%. Según la literatura, la sustancia precurpara la síntesis química de astaxantina es (S) -3-acetil-4-oxo-beta-ionona. Este precursor es convertido por reacción a un retinode 15 carbono, y finalmente dos retinoides de 15 carbono reaccioncon un dicarboxaldehído de 10 carbono para sintetizar astaxantina (Widmer et al., 1981). Actualmente, solo Roche usa este método para producir astaxantina.

2 aplicación de astaxantina en acuicultura

2.1 excelente efecto color.

La astaxantina es el principal pigmento carotenoide en los crustáceos marinos y peces. El color rosado de la carne de los mariscos como el salmón y la langosta se debe a la alta acumulación de astaxantina en sus cuerpos. Sin embargo, los animales de granja no pueden sintetizar astaxantina por sí mismos, y hay una falta de fuentes naturales. Por lo tanto, debe ser añadido a su alimento para complementar el pigmento. Uno de los principales usos de astaxantina hoy es como una fuente de color en la acuicultura. Fue utilizado por primera vez en el salmón y la trucha, y ahora es ampliamente utilizado en varios objetos de cultivo.

2.1.1 promover la coloración de camarones de cría

Si el alimento para los camarones de cultivo carece de astaxantina, resultará en un color corporal poco saludable. Los estudios han demostrado que si los camarones que carecen de astaxantina se alimentan con una dieta que contiene 50 × 10-6 (m/m) astaxantina durante 4 semanas, su color del cuerpo volverá a un azul-verde oscuro normal, mientras que el grupo de control todavía tendrá un color enfermi. Además, el primero tendrá un color rojo brillante después de la cocción, mientras que el segundo tendrá un color amarillo páli, que no es propicio para la comercialización.

Yamada (1990) comparó los efectos colorantes de tres carotenoides,− -caroteno, canthaxanthin and astaxanthin, on prawns. The results showed that when the same concentration of 100 × 10-6 (m/m) was added to the feed The highest accumulation of astaxanthin in the tissues of the shrimp was found when the shrimp were fed with the same amount of astaxanthin added to the feed at a concentration of 100 × 10-6 (m/m), which was 23% and 43% higher than that of canthaxanthin and β-carotene, respectively. If the amount of astaxanthin used is increased to 200 × 10-6 (m/m), the content in the tissues can reach a maximum of 29. 1 × 10 6 (m/m), which proves that astaxanthin is the carotenoid with the best coloring effect.

2.1.2 fomentar la coloración de los peces de piscifactoría

Los primeros estudios encontraron que la adición de astaxantina a la alimentación también puede hacer que la piel y los músculos de peces de piscicomo el salmón y el esturión aparezcan de color rojo brillante. La coloración rosrorojiza de la piel de los pomfrets silvestres se debe principalmente a la presencia de astaxantina, mientras que el contenido de astaxantina en los pomfrets de criadero que no han sido alimentados con astaxantina es sólo el 5% de la de la naturaleza. La adición de otros carotenoides (tales como -caroten, luteína, cantaxantina y zeaxantina) a la alimentación no da a la dorada una coloración rojiza, ni se convierte en astaxantina. Los carotenoides se pierden constantemente de la piel y la carne del besugo. Por lo tanto, la astaxantina debe ser alimentada para dar al besugo una coloración rojiza.

No other product has had such a significant and long-lasting effect on the coloring of ornamental fish as natural astaxanthin from Haematococcus pluvialis. Ornamental fish can obtain a bright color by eating carotenoids. Ako and Tamaru (1999) found that after feeding an ornamental fish with a diet containing 100 × 10-6 (m/m) astaxanthin for one week, the yellow, maroon and black colors on the fish's superficie corporal se mejoró significativamente.

Además, choubert y storebakken (1996) mostraron que la absorción y utilización de astaxantina por los organismos de cultivo es significativamente mejor que la de otros pigmentos. Por ejemplo, la digestión y absorción de astaxantina por la trucha arco iris es significativamente mejor que la de cantaxantina, y su máximo coeficiente de absorción aparente es más de dos veces el de cantaxantina. Cuando la trucha arco iris se alimenta con astaxantina y cantaxantina, respectivamente, para lograr el mismo efecto de coloración,, es necesario alimentar 72 × 10-6 (m/m) astaxantina y sólo 60 × 10-6 (m/m) astaxantina, lo que muestra que astaxantina es más eficiente que astaxantina en la coloración.

2.2 mejorar la tasa de supervivencia de los objetos cultivados

añadirastaxanthin as a feed additive can improve the survival rate of cultured animals through various channels, such as enhancing immunity, improving tolerance to harsh conditions, and improving adaptability to changes in environmental conditions. Merchie et al. (1998) studied the demand for carotenoids in feed and found that adding astaxanthin to the feed can greatly improve the immunity of cultured animals, enhance disease resistance, and improve survival rate. It can also enhance the passive resistance of late shrimp larvae to salinity and reduce the damage caused to aquatic animals by ultraviolet radiation.

Además, chien (1996), al estudiar los efectos biológicos de astaxantina en los camarones, señaló que la astaxantina se acumula en los tejidos como un pigmento, que puede almacenar oxígeno entre las células y mejorar la tolerancia de los peces y camarones a ambientes de alto cloro y bajo oxígeno. También se ha informado de que la función biológica de la astaxantina es más fuerte que el beta-caroten. Cuando 100 × 10-6 (m/m) de caroteno se añade a la alimentación de camarón, la tasa de supervivencia es de sólo el 40%, mientras que la tasa de supervivencia se puede aumentar a 77% mediante la adición de la misma cantidad de astaxantina. Yamada's (1990) la investigación también mostró que si 100 × 10-6 (m/m) astaxantina se añade a la alimentación diaria, la tasa de supervivencia de los camarones puede alcanzar el 91%, mientras que el grupo de control es sólo el 57%. Jin Zhengyu et al. (1999) señalaron en un experimento de alimentación con astaxantina natural que la tasa de supervivencia de Litopenaeus vannamei podría aumentar en un 21,66% mediante el uso de astaxantina como aditivo alimentario.

Christiansen et al. (1995) estudiaron el efecto de la alimentación en la tasa de supervivencia del salmón del Atlántico y encontraron que cuando el contenido de astaxantina en la alimentación era inferior a 1 ± 10-6 (m/m), había una mortalidad masiva de alevines de peces, y la tasa de supervivencia era inferior al 50%. Sin embargo, en el grupo control alimentado con una cantidad adecuada de astaxantina, la tasa de supervivencia de los alevines podría alcanzar más del 90%.

Pan et al. (2001) estudiaron los efectos de la alimentación con astaxantina y las condiciones del agua de la acuicultura en la coloración, el crecimiento y la tasa de supervivencia de Penaeus monodon y señaló que, además de aumentar la coloración de gambas, la alimentación con astaxantina también puede promover el crecimiento y aumentar la tasa de supervivencia. Los resultados experimentales muestran que con el fin de mantener altas tasas de supervivencia durante el crecimiento larval tardíde spot-knob camarón y cuando el contenido corporal de astaxantina disminuye, el camarón debe ser alimentado con una cierta concentración de astaxantina.

2.3 promover el crecimiento, la reproducción y el desarrollo de objetos de cultivo

Astaxantina tiene un importante efecto de promoción en el crecimiento de los organismos de cultivo. Jin Zhengyu et al. (1999) informaron que la alimentación con astaxantina puede aumentar significativamente la tasa de ganancia de peso de Litopenaeus vannamei. Los experimentos han demostrado que la tasa de ganancia de peso después de 5 semanas de alimentación es de aproximadamente 14,48%.

Christiansen et al. (1995) realizaron un estudio sobre los efectos de diferentes alimentos sobre el crecimiento y la tasa de supervivencia del salmón del Atlántico. Los resultados mostraron que cuando el contenido de astaxantina de la alimentación diaria para alevines de salmón del Atlántico era superior a 5,3 ± 10-6 (m/m), se mantenía un crecimiento normal, mientras que por debajo de este valor, los alevines crecían lentamente.

In addition, if the feed for cultured shrimp is fed with insufficient astaxanthin, the shrimp will become sick, hindering their normal growth and development. Feeding such sick shrimp with 50 × 10-6 (m/m) astaxanthin for 4 weeks will restore normal growth, and the amount of astaxanthin in their tissues will increase by more than 300%. 26. 3 × 10 - 6 (m/m) of carotenoids could be isolated from the shells. The increase in the control group was only 14%, and the carotenoid content in the shells was (4 - 7) × 10 - 6 (m/m).

Petit et al. (1997) estudiaron el efecto de la alimentación de astaxantina en el crecimiento tardíde las larvas de langostino y su ciclo de muda, y encontraron que la alimentación de astaxantina puede acortar el ciclo de muda de las larvas de langostino tardí. La astaxantina también puede usarse como hormona de fertilización para mejorar la calidad de los huevos. La adición de astaxantina a la alimentación puede mejorar la tasa de supervivencia de los juveniles de camarón y la flotabilidad y la tasa de supervivencia de los huevos de peces. También puede aumentar las tasas de fertilización, las tasas de supervivencia de huevos y las tasas de crecimiento durante la etapa de alevín de salmón, proteger los huevos de los efectos de las condiciones duras y promover su crecimiento y desarrollo. Vassallo et al. (2001) estudiaron el efecto de astaxantina en el desove de sujetos cultivados y encontraron que la adición de 10 × 10-6 (m/m) astaxantina a la alimentación puede aumentar la tasa de desove.

2.4 mejorar las funciones fisiológicas de los animales de granja

La adición de astaxantina a la alimentación puede mejorar la salud de la trucha arco iris de pisci, dándoles una mejor función hepática, y también fortalecer la estructura de las células hepáticas de tilapia roja y almacenamiento de glicógeno. Rellulka (2000) estudió el efecto de astaxantina en la tasa de crecimiento, varios indicadores de la sangre y algunas funciones fisiológicas de la trucha arco iris, y encontró que astaxantina alimentación puede mejorar la función hematopoyética y el metabolismo de lípidos y calcio en la trucha arco iris. Amar et al. (2001) añadió varios carotenoides como la astaxantina a la dieta de la trucha arco iris para estudiar el efecto de estos aditivos en la inmunidad de los peces. El experimento demostró que, entre varios carotenoides, los carotenoides, la astaxantina y el beta-carotenpueden mejorar tanto los indicadores humorales como las defensinas sériy la actividad de la lisozima, como los indicadores celulares como la fagocitosis del bacteriófago y la citotoxicidad inespecífica.

2.5 mejorar el valor nutritivo de los animales de granja

The nutritional value of fish and shrimp is also increased by the addition of astaxanthin. In a study by Christiansen et al. (1995) on the effect of astaxanthin supplementation in feed on the physiological status of Atlantic salmon, such as immunity, it was found that after Atlantic salmon fed astaxanthin-containing feed, the vitamin A, C and Econtent in certain tissues increased significantly. 3 × 10-6 (m/m), the lipid content also increased significantly; when 13. 7 × 10-6 (m/m) astaxanthin was added, the lipid content of Atlantic salmon meat could be increased by 20%. In the European and American markets, aquatic products with astaxanthin as a feed additive are very popular, and their prices are much higher than those of ordinary fish and shrimp.

2.6 facilita el transporte y conservación de productos acuáticos

Durante el proceso de refrigeración de productos acuáticos, la oxidde lípidos es la principal causa de deterioro de la carne. Por lo tanto, las fuertes propiedades antioxidantes de astaxantina también juegan un papel positivo en el transporte y la conservación de los productos acuáticos. Jense et al. (1998) estudiaron la función antioxidante de los carotenoides como la astaxantina en la refrigeración y conservación de productos acuáticos.

Los resultados mostraron que la trucha arco iris alimentdiferentes concentraciones de astaxantina Jense et al. (1998) estudiaron la función antioxidante de los carotenoides como la astaxantina en la refrigeración y conservación de productos acuáticos. Los resultados mostraron que hubo diferencias significativas en la oxidlipídurante el proceso de refrigeración en trucha arco iris alimentada con diferentes concentraciones de astaxantina. Además, durante el almacenamiento de salmón y trucha después de la captura, el salmón es propenso a la rancidez porque contiene poca astaxantina, mientras que la trucha, que contiene más astaxantina, se almacena mejor en las mismas condiciones. Por consiguiente, puede deducirse que la adición de astaxantina a los piensos y el aumento de su contenido en los cuerpos de los sujetos de acuicultura pueden reducir hasta cierto punto el uso de conservantes químicos. También se puede utilizar como un "conservante biológico" especial y altamente eficaz para hacer que los productos acuáticos duren más tiempo, y es absolutamente seguro para el cuerpo humano.

Astaxantina tiene una fuerte capacidad antioxidante y poderosas funciones fisiológicas, y se ha utilizado ampliamente en la acuicultura en el extranjero. La seguridad de la astaxantina natural ha sido ampliamente reconocida, y ayudará al mayor desarrollo de la industria de la acuicultura a pesar de las altas "barreras verdes". En la actualidad, la demanda anual de productos astaxantina en los países desarrollados es de al menos varias decenas de toneladas, y la demanda del mercado está lejos de ser satisfecha. La demanda mundial de productos acuáticos está aumentando en un 24% anual, y el volumen de mercado anual de astaxantina sólo en piensos para salmón es de más de 185 millones de dólares estadounidenses, con una tasa de crecimiento anual del 8%, mostrando un gran potencial de mercado. Por consiguiente,astaxanthin as a feed additive in aquaculture is bound to attract more and more attention and be adopted by more and more aquaculture farmers, with broad application prospects.

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