Estudio sobre el licopencarotenoen la alimentación Animal

El estrés oxidativo amenaza seriamente la productividad y la salud del ganado y las aves de corral, causando enormes pérdidas económicas a la industria pecuaria. En el proceso de producción de ganado y aves de corral, factores tales como los cambios ambientales, los cambios fisiológicos y las toxinas patógenas exógenas (como las micotoxinas) pueden causar estrés oxidativo, con lo que se altera el equilibrio redox en los animales. La producción excesiva de especies reactivas de oxígeno (ROS) y especies reactivas de nitrógeno (RNS) puede causar daños irreversibles a los lípidos celulares, proteínas y ADN, lo que afecta a las funciones fisiológicas y el rendimiento de producción de los animales.

La protección antioxidante se define como el proceso de defensa antioxidante en los organismos vivos. Los antioxidantes en el cuerpo se dividen principalmente en dos categorías: uno es sintetizpor el propio cuerpo, y el otro se obtiene de los alimentos. En circunstancias especiales como altas temperaturas, destete y embarazo, la suplementación con antioxidantes exógenos (como los polifenoles y carotenoides derivados de plantas) puede aliviar eficazmente el estado de estrés oxidativo del ganado y las aves de corral, reducir el daño oxidativo y mejorar la salud y el rendimiento productivo del ganado y las aves de corral.

La resistencia a los antibióticos y los residuos tienen un impacto negativo en la producción animal, la salud humana y la sostenibilidad ambiental. En 2006, la Unión europea prohibió el uso de antibióticos como aditivos alimentarios en la alimentación animal, y en julio de 2020, China prohibió oficialmente el uso de antibióticos en la alimentación animal. Por lo tanto, existe una necesidad urgente de desarrollar alternativas naturales, verdes y seguras a los antibióticos.

El licopeno (C40H56) es un carotenoque es un pigmento natural de las plantasSe encuentra principalmente en frutas y verduras como los tomates, las zanahorias, las sandías y las granadas. El licopeno ha sido catalocomo un nutriente y aditivo alimentario en muchos países y se usa ampliamente en alimentos, medicina, cosméticos, agricultura y otros campos. El licopencontiene dos dobles enlaces no conjugados y 11 dobles enlaces conjugen su estructura, y su estructura química le da la mayor capacidad antioxidante. Lycopene's papel como un poderoso antioxidante es la base para sus efectos promotores de la salud, incluyendo anti-inflamatorio, anticancer y el potencial hipoglicémico, la protección cardiovascular, y la neurobiología y los efectos hipoten. Un número creciente de estudios han demostrado que el licopeno se puede utilizar como aditivo alimentario funcional para el ganado y las aves de corral, y se ha informado que mejora el rendimiento de la producción, la calidad de la carne, la calidad de los huevos, las propiedades antioxidantes, la función inmune, el metabolismo de los lípidos y la función fisiológica intestinal.

I. estructura del licopeno, absorción y funciones biológicas

1. 1. Fuentes y estructura del licopeno

Entre la rica familia de carotenoides, hay cerca de 60 especies presentes en los alimentos, y sólo 20 especies pueden ser detectadas en la sangre y los tejidos de los seres humanos y los animales. Debido a sus enlaces conjug(al menos 7), dan al alimento su color, principalmente amarillo y rojo. Las diferencias en la estructura distinguen dos grupos de carotenoides: carotenoides (licopeno, − -caroteno, − -caroteno, etc.) y xantofilas (luteína, astaxantina, cantaxantina, etc.).

El licopense descubrió en los tomates en 1876Y fue nombrado después del nombre científico Lycopersicon esculentum 27 años más tarde. El licopeno se encuentra ampliamente en los tomates y también en verduras y frutas como zanahorias, batatas, calabazas, sandías, albaricoques, papayas, toronja y guayabas. La principal fuente de licopenson los tomates (80%), que son la principal fuente de extracción de licopeny también el ingrediente más barato. El contenido de licopende de los tomates varía mucho, dependiendo de factores como la variedad, la madurez, el clima y la ubicación geográfica de cultivo. La tecnología para extraer licopeno de las materias primas generalmente incluye la extracción química, la extracción asistida por microondas y ultrasonido, la extracción de fluido supercrítico y la extracción asistida por enzimas. Se han desarrollado una variedad de biotecnologías para la producción A gran escala de licopeno, entre las cuales la fermentación microbiana es una biotecnología tradicional típica en la producción de licopeno. Además, la biotecnología moderna, incluida la ingeniería genética, la ingeniería de proteínas y la ingeniería metabólica, también lo ha sidoAplicado a la producción de licopeno.

Al contrario de la mayoría de los carotenoides, el licopentiene una estructura lineal. El licopeno es una cadena de polieno que consta de 13 enlaces dobles, 11 de los cuales se conjuen en una disposición lineal, por lo que es más largo que otros carotenoides. El licopeno es un pigmento ceroso rojo que se presenta en la naturaleza como cristales aciculares delgados.El licopeno es soluble en grasaInsoluble en agua, y soluble en benceno, cloroformy acetona. El licopense presenta en la naturaleza principalmente en la configuración all-trans, que es relativamente estable, pero al menos el 50% de los isómeros cis se encuentran en el plasma sanguíneo y los tejidos humanos. Las formas comunes son los isómeros 5-cis, 9-cis, 13-cis y 15-cis, lo que indica que los isómeros cis son más fácilmente absorbidos y utilizados por los seres humanos y los animales. El procesamiento de alimentos es en realidad un paso de valor agregado, porque después del tratamiento térmico, más licopense vuelve más biodisponible. Si el jugo de tomate se expone a temperaturas de cocción, se forman isómeros cis, que se consideran más biodisponibles. El doble enlace del licopeno puede ser isomeride all-trans a mono o policis bajo la influencia de la luz, la temperatura o las reacciones químicas. El licopeno es acíclic, tiene una estructura plana simétrica y es particularmente susceptible a la degradación oxidcomo un polieno altamente conjugado. Factores físicos y químicos tales como altas temperaturas, exposición a la luz, oxígeno, valores extremos de pH y moléculas con superficies reactivas pueden dañar el doble enlace del licopeno. Lo indeseableDegradación del licopenoNo sólo afecta a la calidad sensorial del producto final, sino también a los beneficios para la salud de los alimentos a base de tomate para los seres humanos y los animales.

1.2. Absorción de licopeno

El licopeno es el carotenocon la concentración plasmática sanguínea más alta en los seres humanos, con la concentración promedio dependiendo de los hábitos nutricionales. En términos de absorción, el más ampliamente estudiado es− -carotenoNo licopenni otros carotenoides. Aunque se necesita más investigación, es probable que los factores que afectan la absorción del caroteno tengan un efecto similar sobre el licopeno. Al igual que otros carotenoides, el licopenestá incrusten su matriz alimentaria y no puede ser absoreficazmente por los seres humanos y los animales. El licopense absorbe de manera similar a los lípidos, principalmente a través de difusión pasiva. El licopenen la matriz alimentaria es liberado por la acción del ácido gástrico, ácidos biliares y enzimas. Una vez que entra en el intestino, se une a los lípidos para formar quilomicrones, que luego entran en el sistema linfámesentérico a través de difusión y ósmosis y, finalmente, entrar en la circulación de la vena porta. Esta es la principal vía de absorción de licopendesde el tracto gastrointestinal.

Después de ser liberado de la matriz alimentaria, el licopeningeridebe emulsionarse y disolverse en los quilomicrones antes de que pueda ser absorbido por la mucosa intestinal.El licopentambién se puede absorber a través de la proteína transport.Transportador, tipo b, 1 (TBP-1), que implica un proceso activo. El receptor scavenger clase B tipo 1 transportador se encuentra principalmente en el intestino delgado, hígado, glándulas suprarren, ovarios, placenta, riñones, próstata y cerebro, y es en parte responsable de transportar carotenoides de las lipoproteínas a los tejidos y de los tejidos a las lipoproteínas. El licopense suministra a través de la dieta y se digiere en el tracto gastrointestinal de 10 a 30%. El licopeny sus metabolise liberan y se transportan a través de la lipoproteína de baja densidad y la lipoproteína de muy baja densidad, y finalmente se distribuyen a los tejidos diana. Circulan por el cuerpo y se acumulpreferentemente en los testículos, las glándulas suprarren, el hígado, la próstata y el tejido adiposo. Esta distribución desigual sugiere que tienen funciones biológicas únicas en estos tejidos, como la regulación del metabolismo lipídico en el hígado.

1.3. Función biológica del licopeno

Polvo de licopenoEs uno de los antioxidantes más fuertes entre los carotendespués de astaxantina. Otros antioxidantes incluyen -tocoferol, caroteno, criptoxantina, zeaxantina, -caroteny luteína. El licopenes un poderoso antioxidante, que es la base de su efecto promotor de la salud. Los carotenoides más abundantes en el plasma humano son − -caroteno, − -caroteno, − -criptoxantina,luteínaZeaxantina y licopeno. Estos seis carotenoides principales representan el 70% de todos los carotenoides en el plasma y los tejidos humanos. En términos de la función biológica, el licopenactúa principalmente como un oxígeno singlete y peroxilo secuestrador de radicales. Lycopene&#La única estructura de doble enlace 39;s lo hace muy superior a otros carotenoides en la eliminación de radicales peroxilo humanos y animales. El licopeno es dos veces más eficaz que el betacaroteno y 10 veces más eficaz que el alfa-tocoferol para eliminar oxígeno singlete (un tipo de ROS). El mecanismo de acción del licopensobre las sustancias activas puede explicarse por tres posibles mecanismos: la formación de aductos, la transferencia de electrones a radicales libres y la extracción de hidrógeno alílico. Entre ellos, la formación de aductos, los radicales libres se unen a la cadena de polieno, es decir, los dobles enlaces altamente conjugde licopeno, para formar aductos de radicales licopeno-peroxilo.

Además de neutralizar ROS, el licopeno también activa la expresión de genes que codifican NAD(P)H:Glutatión reductasa y glutatiónS-transferasa, que ayudan a eliminar los radicales libres y reducir el daño inflamatorio. Estas enzimas son consideradas enzimas antioxidantes y de desintoxicación, también conocidas como enzimas de protección celular de fase II. La región promotora de los genes inducibles que codifican estas enzimas contiene son, que, al unirse a Nrf2, conduce a un aumento en la expresión de estos genes. La vía de señalización Nrf2/ARE es un importante mecanismo endógeno de defensa antioxidante. El licopenactúa principalmente como un agente antiestrés, aliviando el estrés oxidativo y manteniendo la salud de las aves de corral al activar el sistema de transcripción Nrf2/ARE. Keap1 es un receptor específico para el gen Nrf2. El licopenbloquea la Unión de Nrf2/Keap1, liberando Nrf2, que luego es transportado al núcleo celular y aumenta la expresión de enzimas de protección celular de fase II en aves de corral sometidas a estrés térmico. Además, un cuerpo creciente de investigación ha demostrado que el licopeno tiene potencial antiinflamatorio, anticanceroso y antidiabético. El licopentambién se ha demostrado que tiene efectos protectores cardiovasculares, efectos neurobiológicos y efectos reductores de la presión arterial y antiagregplaquetaria.

2. Aplicación de licopeno en la alimentación del ganado

2.1. Efectos sobre el rendimiento de la producción

Sun et al. informaron que aSuplemento diario de 50 mg/kg de licopenoDurante la gesty la lactancia puede mejorar el rendimiento reproductivo de las cerdas, incluyendo un aumento en la tasa de lechones vivos nacidos, la tasa de lechones vivos destetados, el peso al nacer de las camadas, el peso de las camadas destetadas, y una reducción en la tasa de lechones muertos nacidos. La conclusión final fue que el licopenpuede mejorar el rendimiento reproductivo de las cerdas al regular la composición de la leche, la inmunidad placentaria y la capacidad antioxidante. Durante el período de engor, la administración de suplementos dietéticos de licopeno no afecta el rendimiento de la producción animal. Fachinello et al. indicaron que varios niveles de aditivos para el licopen(12,5, 25, 37,5 y 50 mg/kg) no afectaron el rendimiento de crecimiento de los cerdos de engorde y que la alimentación de los cerdos de engorde con 12,5, 25, 37,5 y 50 mg/kg de licopeno no afectó las características de la canal ni el peso relativo de los órganos.

Un et al. demostró en un estudio de nutrición avícola que20 mg/kg de licopenoEl 1,7% de pasta de tomate en la dieta durante 28 días incrementó el peso de los huevos y la producción de huevos en las gallinas Hy-line Brown. Wan et al. mostraron que 10, 20 o 30 mg/kg de licopenaumentaron el aumento de peso diario promedio de los pollos de engor. Sin embargo, en un estudio realizado por Lee et al., no se observaron efectos positivos de las dietas que contienen 10 o 20 mg/kg de licopeno o 17 g/kg de pasta de tomate sobre el rendimiento de crecimiento y el peso relativo de los órganos de los pollos de engorcuando se utilizó pasta de tomate como fuente de licopeno. Se ha demostrado que el licopeno tiene un efecto estimulante del crecimiento en animales sometidos a condiciones de estrés (por ejemplo, estrés por calor) y contaminación de piensos con micotoxinas. Bajo condiciones de estrés térmico, la adición de 0, 200 y 400 mg/kg de licopendurante 42 días consecutivos también demostró mejorar linealmente el rendimiento de crecimiento de los pollos de engorross 308, como lo evidenciun aumento en el consumo acumulado de alimento, un aumento en el peso corporal y una disminución en el índice de conversión del alimento. Sarker et al. En condiciones de desafío alimentario con aflatoxina B1, la administración de suplementos de licopena 100 mg/kg aumentó el aumento de peso diario promedio de los pollos de engorde de 1 a 12 días de edad, y la administración de suplementos de licopena 200 mg/kg y 400 mg/kg aumentó el aumento de peso diario promedio de los pollos de engorde de 22 a 42 y de 1 a 42 días de edad, respectivamente.

2.2. Efecto sobre la calidad de la carne y la calidad de los huevos

Licopeno, como aditivo alimentario naturalHa atraído una amplia atención en la producción animal para mejorar la calidad de la carne y los huevos. Wen et al. informaron que la adición de licopena la dieta mejoró la calidad de la carne de los cerdos terminados, incluyendo una disminución en los valores L* y b*, un aumento en los valores a* y un aumento en la grasa intramuscular y el contenido de proteína cruda en el músculo longissimus dorsi. También se demostró que el licopeno promueve la conversión de tipos de fibra muscular en los cerdos, lo cual es importante para determinar la calidad de la carne. En el estudio de Wen et al., la adición de licopenresultó en una regulación positiva de los niveles de ARNm de marcadores miofibrilares como el citocromo C, la cadena pesada de miosina IIa y la cadena pesada de miosina IIx en el músculo longissimus dorsi de cerdos en engorde. La oxidde los lípidos puede tener un impacto negativo en el color, el valor nutricional y el sabor de la carne, así como en su vida útil. Wen et al. también mostraron que la adición de licopenmejoró el estado antioxidante del músculo longissimus dorsi de cerdos en engor, como se evidencia por el aumento de las actividades de la catalasa y la dismutasa superóxido total, la reducción de los niveles de MDA y los niveles de ARNm regulados por el SOD1, SOD2, CAT, GPX1, GST, GR y Nrf2 (todos los cuales son factores de respuesta al estrés oxidativo). Resultados similares fueron reportados por Correia et al., quienes observaron una mejor estabilidad oxiden el músculo dorsi de los lechones después de la alimentación con orujo de tomate al 5% durante 5 semanas. Sin embargo, un et al. encontró que elAdición de 20 mg/kg de licopen+ 3,4% de pasta de tomateEl aporte de 10 mg/kg de licopeno + 1,7% de pasta de tomate al alimento no tuvo efecto sobre la composición de ácidos grasos de la carne abdominal de cerdos en engorde en un ensayo de 28 días.

En términos de calidad de huevos, Shevchenko et al. lo demostraronAdición de licopeno (20, 40, 60 mg/kg)A la dieta de gallinas ponedoras de alta línea W36 durante 90 días mejoró la calidad del huevo, con mayores niveles de carotenoides y color de yema en huevos frescos y huevos almacenados a 4°C y 12°C. Orhan et al. mostraron que alimentar a las gallinas Lohman LSL con 20 mg/kg de polvo puro de licopeno o polvo de tomate durante 84 días aumentó el peso del huevo, el color de la yema, el peso de la yema, la relación yema a huevo y los niveles de licopende de yema y redujo los niveles de MDA y colesterol de la yema de huevo. En el estudio realizado por An et al., la adición de 10 y 20 mg/kg de licopeno al alimento durante 28 días aumentó el color de la yema del huevo y las concentraciones de licopeny redujo las concentraciones de MDA en los huevos de color marrón hyline.