¿Cuáles son los beneficios de la astaxantina para la alimentación de peces?

Astaxantina es un carotende tipo ceto que se encuentra ampliamente en las algas, camarones, cangrejos y otros organismos. Tiene poderosas propiedades antioxidantes y diversas actividades biológicas, incluyendo propiedades anticancerosas, antiinflamatorias, antihiperteny anti-obesidad, y ya se usa ampliamente [1-3]. Astaxantina también juega un papel clave en la supervivencia, crecimiento, reproducción y desarrollo de los peces [4-6].

Como un poderoso antioxidante, astaxantina puede proteger las membranas celulares de los peces contra el ataque de especies reactivas de oxígeno y especies reactivas de nitrógeno, reducir el estrés oxidativo, mejorar el rendimiento de crecimiento y fortalecer la inmunidad [7]. Al mismo tiempo, la astaxantina tiene un efecto colorante, que puede mejorar el color del músculo y la piel de los peces de granja, mejorar la calidad de la carne y el valor comercial, y es ampliamente utilizado en la alimentación de peces ornamentales para satisfacer la demanda de peces ornamentales para el color del cuerpo brillante [8]. Los peces no pueden sintetizar astaxantina por sí solos. En el medio natural, los peces obtienen astaxantina al comer algas ricas en astaxantina. En condiciones de cría artificial, la astaxantina sólo puede obtenerse mediante su adición a la alimentación [9]. Por lo tanto, la adición de astaxantina durante la cría artificial de peces puede promover eficazmente el crecimiento saludable de los peces y mejorar la eficiencia de cría.

1 propiedades físicas y químicas de astaxantina

La astaxantina es un derivado de los carotenoides que contiene oxígeno, contiene un largo sistema conjuinsatury existe en múltiples isómeros ópticos. Su fórmula molecular es C40H52O4 y su nombre químico es 3,3' dihidroxy-4,4' diona-betacaroteno [10,11].La astaxantina es relativamente estableCelun punto de fusión de alrededor de 215°C. Es soluble en grasa y no es fácilmente soluble en agua [12]. Además, la astaxantina es más soluble en disolventes eutécácidos que en etanol o en el clorde fosfonio líquido iónico (octyl) [13]. La estructura molecular de la astaxantina tiene una larga cadena de enlaces dobles conjugconjug, y el extremo tiene tanto un grupo cetona insatury un grupo hidroxilo (figura 1).estas estructuras especiales pueden atraer radicales libres o electrones de suministro a los radicales libres, la eliminación de los radicales libres y por lo tanto la exposición de excelentes propiedades antioxidantes [14].

2 fuentes de astaxantina

Actualmente, astaxantina se prepara principalmente por dos métodos: biosíntesis y síntesis química. La biosíntesis se refiere al aislamiento y la obtención de conchas de crustáceos, algas, levadura o procariotas. Esta fuente de astaxantina natural tiene una estructura clara, pocos subproductos y es respetuoso celel medio ambiente. Los productos elaborados con este método pueden ser utilizados como aditivos alimentarios [15]. Los métodos de síntesis química se pueden dividir en semisíntesis química y síntesis química total. Este método utiliza carotenoides como cantaxantina, luteína, zeaxantina, o materiales químicos sintéticos para producir astaxantina. Aunque la astaxantina preparada por semi-síntesis tiene alta actividad, el rendimiento es relativamente bajo. En contraste, el método de síntesis química total se utiliza comúnmente para producir materias primas industriales o alimentos porque los materiales están fácilmente disponibles y el rendimiento general es alto [16].

2.1 síntesis de microalgas de astaxantina

Con el desarrollo de la biotecnología, la aplicación de microalgas ha hecho la transición de la producción de biomasa simple a la producción de productos valiosos. La síntesis de astaxantina es uno de los campos importantes [17]. El Haematococcus pluvialis maduro (figura 2) tiene un alto nivel de astaxantina en sus células, y el contenido de astaxantina de las cepas silvestres también puede alcanzar el 4% del peso seco de las células.

Se ha identificado como una de las fuentes prometede astaxantina natural para la producción comercial [18]. Tanto ella como Dunaliella salina pueden sintetizar astaxantina y el precursor de astaxantina − -caroteno [19]. Haematococcus pluvialis puede reducir eficazmente la isomeride trans-astaxantina a través de tratamiento alcalino y saponificación, produciendo así cristales de astaxantina de alta pureza [20]. Además, sinnechocistis también se puede transformar en una fábrica para la producción de astaxantina de alto valor. Esta microalga también tiene las características de ser fácil de cultivar, fácil de manipular genéticamente, y tiene un fondo genético claro [21].

2.2 síntesis de astaxantina a base de levadura

En la actualidad, la principal fuente de levadura paraLa astaxantina natural sintetizante es Phaffia rhodozyma(figura 3), y sus productos astaxantina han sido ampliamente utilizados en el procesamiento de alimentos para peces [15]. Los estudios han encontrado que la concentración de astaxantina sintetizpor la levadura roja silvestre phaffia varía de 200 a 400 μg/g [22]. La Mutagenesis y el cribado pueden usarse para obtener cepas de levadura de phaffia roja con mayores rendimientos [15]. Las células de levadura de phaffia roja son ricas en lípidos, lo que ayuda a distribuir uniformemente astaxantina en las células y facilitar el almacenamiento [23]. Además, esta levadura se caracteriza por su crecimiento independiente de la luz, velocidad de crecimiento rápido y cultivo de alta densidad. Después de la extracción de astaxantina, sus subproductos ricos en nutrientes también pueden ser utilizados como aditivos alimentarios nutritivos [22].

2.3 astaxantina sintetizquímicamente

Métodos químicos para la preparación de astaxantina incluyen síntesis química total y semi-síntesis. La síntesis química Total es un método que comienza a partir de materias primas y sinteel compuesto objetivo a través de una serie de reacciones químicas. Usando − -ionona como material de partida, la astaxantina puede ser sintetizusando la ruta 2C15+C10 − C40 [24].

Además, hay rutas para la síntesis de astaxantina a través de pasos tales como la hidrólie isomeride los ésteres de luteína, la brominación y oxidde zeaxantina [25], y la oxidde zeaxantina por un oxidante para sintetizar astaxantina [26]. La semisíntesis química generalmente se refiere a un método que comienza con un producto natural o sus derivados y lo convierte parcialmente en el compuesto objetivo con la ayuda de una serie de reacciones químicas. Esta técnica involucra múltiples pasos tales como la hidrólisis de los ésteres de luteína, la isomeride la luteína, y la brominación y oxidde zeaxantina [25]. Independientemente del método utilizado, la síntesis química de astaxantina requiere un control preciso de las condiciones de reacción y los pasos para asegurar resultados de síntesis eficientes y de alto rendimiento.

3 efecto de astaxantina añadido a la alimentación de peces

Astaxantina tiene muchas funciones biológicas, y en el cultivo de peces, sus principales valores de aplicación son su crecimiento de promoción, color, antioxidante y efectos inmunomejora.

3.1 mejora el crecimiento

La adición de la cantidad correcta de astaxantina puede mejorar eficazmente el rendimiento de crecimiento de los peces. Las diferentes especies de peces tienen diferentes requisitos para la astaxantina. Wang Junhui et al. [27] encontraron que con el aumento de la cantidad de astaxantina en el alimento, el peso final, la tasa de ganancia de peso y la tasa de crecimiento específico de los koi mostraron una tendencia al alza y luego una tendencia a la baja. Cuando la cantidad añadida fue de 400 mg/kg, los parámetros anteriores alcanzaron sus valores más altos. Yao Jinming et al. [28] encontraron que la dosis óptima para la carpa de lodo a gran escala fue de 100 mg/kg.

Li Meixin et al. [29] mostraron que la adición de 100-200 mg/kg de astaxantina al pienso puede aumentar significativamente la tasa de crecimiento y la tasa de utilización del pienso de las cabezas de serpiente. Zat × kov et al. [30] informaron que la tasa de ganancia de peso, la tasa de crecimiento específico y la tasa de utilización del alimento del bagre de canal mejoraron significativamente después de alimentarlos con una dieta rica en astaxantina. The mechanism deastaxanthin& (en inglés)#39;s efecto promotor del crecimiento puede atribuirse a sus excelentes propiedades antioxidantes.

Los estudios han demostrado que una dosis específica de astaxantina puede mantener el cuerpo#39;s normal equilibrio oxidativo-antioxidante por la búsqueda de exceso de radicales de oxígeno (ROS) en las células, lo que mejora la vitalidad y la reducción de las respuestas de estrés, y en última instancia, promover el crecimiento [31-33].

Algunos estudios también han demostrado que la suplementación excesiva de astaxantina puede inhibir el rendimiento de crecimiento de los peces. Zhao Fuyang et al. [34] mostraron en un estudio sobre pez cebra que si la complementación con astaxantina excede 0,6%, la tasa de ganancia de peso y la tasa de crecimiento específico serán significativamente menores que el grupo de control, y el valor de crecimiento de la longitud corporal también es significativamente menor que el grupo de control. La razón de la inhibidel crecimiento causada por altas dosis de astaxantina puede ser que la astaxantina excesiva acelera el fish's el metabolismo, expulsando así el exceso de nutrientes del cuerpo y consumiendo el pescado#39;s energía al mismo tiempo [27]. En resumen, existe una cierta relación dosidependiente entre la cantidad de astaxantina agregada y el crecimiento de los peces. Añadir la cantidad correcta de astaxantina puede tener un efecto positivo en el crecimiento de los peces. Las dosis más bajas no tienen efecto significativo, mientras que las dosis más altas no tienen efecto significativo sobre el crecimiento e incluso pueden tener un efecto supresor.

3.2 mejora el color del cuerpo

En la actualidad, en el ambiente de cría artificial intensiva, debido a que los animales acuáticos tienen dificultad para obtener suficiente astaxantina desde el exterior, el color de su cuerpo es generalmente ligero [35]. Para los peces ornamentales, el color del cuerpo está formado por la acumulación de fitoeno y fitoflueno en el cuerpo. Estos dos pigmentos no pueden ser sintetizados por ellos mismos y deben ser ingeride la comida [4]. Por lo tanto, la alimentación necesaria para la reproducción de peces ornamentales debe tener en cuenta las necesidades de su crecimiento y desarrollo y mantener un color corporal brillante [36].

Wang Junhui et al. [27] encontraron que después de que los koi fueron alimentados con una dieta que contenía diferentes concentraciones de astaxantina durante un período de tiempo, el valor de enrojecimiento (a*), el valor de amarillamiento (b*) yel contenido de carotenoides de la piel del grupo alimentado con 400 mg/kg de astaxantina fueron significativamente más altos que los del grupo de control, y se mejoró el valor ornamental. Para peces como el salmón y la tilapia destinados al consumo humano, el valor enrojecimiento del músculo es un indicador importante de la calidad del pescado [37]. Alimentos que contienen astaxantina puede mejorar significativamente el color de la piel y los músculos de los peces alimentos, dándoles un tono más rojizo. También puede aumentar el sabor umami de la carne para satisfacer la demanda de los consumidores [38].

Zhang Chunyan et al. [39] estudiaron el efecto de la adición de diferentes dosis de astaxantina al alimento sobre el color del cuerpo y la calidad de la carne de la trucha arco iris. La astaxantina sintética añadia la alimentación del grupo Ast fue de 1,0 g/kg, mientras que el extracto de Haematococcus pluvialis añadido a la alimentación del grupo HEcontenía 100 mg/kg de astaxantina, que fue de 4,4 g/kg. La alimentación del grupo control fue la ración diaria básica. Después de 6 semanas de alimentación, los valores de los músculos a* y b*, el contenido tisular de astaxantina y el contenido sérico de carotenoides de los grupos Ast y HE fueron significativamente más altos que los del grupo control.

Los resultados de Gong Cuiping et al. [40] mostraron que después de ser alimentados con diferentes cantidades de astaxantina, el contenido de carotenoides en diversos tejidos y órganos de la tilapia roja aumentó, y el color del cuerpo de los peces también se hizo más vibrante. La adición de 400 mg/kg de astaxantina a la alimentación aumentó significativamente la deposición de carotenoides en los tejidos de los peces. En un estudio realizado por Yi et al. [41] en la corvina amarilla, el contenido de carotenoides de la piel aumentó significativamente al alimentarse con una dieta que contenía 90 mg/kg de astaxantina.

Los estudios anteriores muestran que la astaxantina tiene un efecto significativo en el crecimiento y el color del cuerpo de los peces. La adición de una cantidad adecuada de astaxantina a la alimentación puede aumentar significativamente el contenido de carotenoides en los peces, haciendo su color del cuerpo más vibrante. También mejora la calidad del pescado, aumenta el sabor y mejora los beneficios económicos. Los diferentes colores de la piel de los peces son causados esencialmente por el movimiento de las diferentes partículas de células pigmentantes en el cuerpo. Entre estos, los melanocitos son el tipo de célula clave que controla el color de la piel, ojos, aletas y otras partes. Frank et al. [42] mostraron que la astaxantina puede afectar el color del cuerpo de los peces mediante la alteración de las vías de señalización en los melanocitos, por ejemplo, al afectar a los niveles cíclicos de AMP, y la promoción o inhibide la agregación o dispersión de pigmentos.

3.3 mejorar la capacidad antioxidante

Las especies reactivas del oxígeno (ROS) son productos del metabolismo aeróben los organismos vivos. Mientras que las cantidades moderadas son beneficiosas, las cantidades excesivas son perjudiciales [43]. Para reducir el daño, los organismos han desarrollado un sofisticado sistema de defensa antioxidante, del cual forman parte los carotenno enzim. Dado que los peces son ricos en ácidos grasos poliinsaturados n-3 y por lo tanto son altamente susceptibles a los ataques de especies reactivas del oxígeno [44], la adición de astaxantina ala alimentación es crucial para mantener el equilibrio del cuerpo's sistema de defensa antioxidante. La superóxido dismutasa (SOD), la catalasa (CAT) y la glutatión peroxid(GSH-Px) están implicadas en el proceso antioxidante en los peces, y sus efectos antioxidantes se logran mediante la inhibición y eliminación de los radicales libres. En los peces, los radicales libres reaccioncon los lípidos para causar una reacción de peroxid, produciendo malondialdehído (MDA). La MDA puede usarse como un indicador común del estrés oxidativo y refleja el grado de oxiden los tejidos biológicos. Wang Junhui et al. [27] encontraron que complementar el alimento de carpa koi con astaxantina tuvo un efecto significativo sobre la capacidad antioxidante del pez#39;s hígado.

El estudio mostró que al comparar el grupo de prueba con astaxantina incrementada gradualmente con el grupo de control, las actividades de SOD, CAT y GSH-Px en el hígado de los peces koi aumentaron gradualmente y luego disminuyeron. Cuando la cantidad de adición alcanzó 400 mg/kg, fue significativamente mayor que la de los otros grupos de ensayo. El contenido de MDA en el hígado de la carpa koi mostró una tendencia de primero disminuir y luego aumentar con el aumento del contenido de astaxantina.

Cuando la cantidad de adición fue de 400 mg/kg, el contenido fue el más bajo, lo que indica que añadir 400 mg/kg de astaxantina puede dar a la carpa koi la mejor capacidad antioxidante. Yao Jinming et al. [28] mostraron que la capacidad antioxidante del hígado y el páncreas del minnow blindado a gran escala se puede mejorar significativamente mediante la adición de la cantidad correcta de astaxantina, como se evidencia por el aumento de las actividades de SOD, CAT y GSH-Px, aumento del contenido de GSH y reducción de los niveles de MDA. Li Meixin et al. [29] llegaron a la misma conclusión en su estudio de los indicadores antioxidantes del suero y el hígado de cabeza de serpiente. Los resultados de la investigación anterior muestran que una cantidad moderada de astaxantina puede ayudar a mejorar la capacidad antioxidante de los peces, eliminar los radicales libres de oxígeno, reducir el estrés oxidativo, y prevenir el daño al cuerpo.

Un análisis en profundidad muestra que la astaxantina razón puede ejercer sus propiedades antioxidantes puede ser que su estructura química le permite unirse firmemente a las membranas celulares, mantener la estructura de la membrana y la fluidez, y actuar como un electrón "pararrarros" para ayudar a transporte de electrones y la neutralización, lo que protege las membranas celulares de los ataques de especies reactivas de oxígeno y especies reactivas de nitrógeno [45], Ytambién puede actuar sinérgicamente con otros antioxidantes [46] para mejorar el efecto antioxidante.

Debe ser observado que aunque astaxantina puede mejorar perceptiblemente la capacidad antioxidante total de pescados, astaxantina sí mismo es un antioxidante fuerte que puede scavenge fuertemente radicales libres en el cuerpo. Bajo ciertas condiciones, puede conducir a una disminución en el sustrde SOD, GSH-Px, etc en el cuerpo, reduciendo así significativamente la actividad de las enzimas antioxidantes [47]. Sun Liu-juan et al. [48] encontraron que después de alimentarse con alimento complementado con astaxantina, la capacidad antioxidante total de los peces de loro de sangre se incrementó, pero la actividad de SOD se redujo. Según Wang et al. [49], el aumento del contenido de astaxantina en el alimento puede conducir a un grado variable de reducción en la actividad de las enzimas antioxidantes SOD y GSH-Px en el suero de carpa grasa. La razón de este fenómeno puede estar relacionada con el estado antioxidante en los peces, pero la razón exacta aún necesita ser explorada más a fondo.

Mejora del sistema inmunológico 3.4

Las enfermedades en la acuicultura se caracterizan por su rápida propagación y dificultad de tratamiento, y se han convertido en un factor importante que limita el desarrollo de la industria acuícola. Por lo tanto, mejorar el sistema inmune de los peces y reducir el daño causado por patógenos al cuerpo es particularmente importante para el desarrollo saludable y sostenible de la industria de piscicultura. Numerosos estudios han demostrado que la astaxantina puede mejorar el sistema inmunológico de los organismos. Wang Junhui et al. [27] encontraron que con el aumento de astaxantina agregada, la actividad de LZM, ACP y AKP en el suero de la carpa koi y el contenido de C3 y C4 mostraron una tendencia de primero aumentar y luego disminuir. Cuando se añadieron 400 mg/kg de astaxantina, los indicadores anteriores alcanzaron un valor máximo y fueron significativamente más altos que los del grupo de control sin astaxantina añadida.

Los resultados de Shubin et al. [50] mostraron que la adición de 100 mg/kg deAstaxantina a la alimentaciónAumentó significativamente los niveles séricos de IgG e IgMde la lubnegra de largemouth. Lim et al. [51] encontraron que después de que la sangre de la lobina se infectó con Vibrio, la alimentación con alimento enriquecido con astaxantina aumentó significativamente las concentraciones de complemento C3 y C4 en la sangre y aumentó significativamente la actividad de LZM. Los estudios anteriores han demostrado que la astaxantina puede mejorar la función inmune de los peces y mejorar su resistencia a las enfermedades. En estudios en ratas, los investigadores encontraron que el mecanismo por el cual la astaxantina mejora la inmunidad es para inhibir la disfunción mitocondrial, lo que reduce el daño oxidativo, y para inhibir el estrés oxidativo mediante el bloqueo de la transducción de señales y la actividad del activador de la transcripción 3 (STAT3), reduciendo así la inflamación y mejorar la inmunidad [52,53].

4 resumen y perspectivas

La adición de astaxantina para el alimento de los peces no sólo mejora el color del cuerpo de los peces, pero también su poderosa capacidad antioxidante puede proteger las membranas celulares de los peces de las sustancias activas, mejorando así indirectamente el rendimiento de crecimiento y la capacidad inmune. Por lo tanto, astaxantina tiene amplias perspectivas de aplicación y un valor económico significativo en el campo de la piscicultura. Sin embargo, a pesar del enorme potencial de desarrollo de la astaxantina, todavía hay algunas lagunas y desafíos en las aplicaciones prácticas.

En primer lugar, astaxantina es inestable e isomericuando se expone a la luz, el calor y el oxígeno. Cómo mantener su efectividad y estabilidad en la producción es un importante tema de investigación [54]. En segundo lugar, no existe una regla fija para la cantidad óptima de astaxantina que debe añadirse a la alimentación de varias especies de peces. La concentración de astaxantina requerida para lograr los mejores resultados varía para diferentes especies de peces, y esto requiere una gran cantidad de datos experimentales para la investigación y la determinación. Sin embargo, con la profundización de la investigación sobre astaxantina y la mejora continua de la tecnología de la acuicultura, su aplicación en la industria de la piscicultura será más extensa y madura, y puede proporcionar un fuerte apoyo para el desarrollo sostenible de la industria de la piscicultura.

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