¿Cuáles son las fuentes de astaxantina?

Astaxantina es un no-vitamina a, soluble en grasa, carotende tipo ceto que se distribuye ampliamente en los animales marinos y plantas, microalgas y levadura [1]. Su estructura química única le da la capacidad de apagar eficazmente el oxígeno activo, por lo que es de lejos el antioxidante más fuerte que se encuentra en la naturaleza. Astaxantina no puede ser sintetizen en el cuerpo humano y sólo se puede obtener a través de la ingesta dietética. Los EE.UU. Food yDrug Administratiel(FDA) prohíbe la síntesis química de astaxantina para su uso en la producción de alimentos como un suplemento diet, pero aprueba su uso como un agente coloren animales y alimentos acuáticos y la industria química diaria. La Comisión europea aprueba el uso de la astaxantina natural como colorante alimentario en la industria alimentaria [2].

En la naturaleza, las principales fuentes dietde astaxantina natural son los alimentos marinos y Haematococcus pluvialis[3]. En la actualidad, la eficacia de la astaxantina en la salud humana ha sido confirmada por un gran número de estudios, y la astaxantina es el único carotenoide encontrado para ser capaz de penetrar en las barreras hematoencefálica y hematoretina, lo que puede tener un efecto positivo sobre el sistema nervioso central y la función cerebral[4]. Por lo tanto, el uso de astaxantina natural como suplemento dietético en alimentos, productos de salud o productos farmacéuticos es de importancia práctica para mejorar la salud humana. Este documento proporciona una visión general de las fuentes, distribución, actividad fisiológica y la absorción y el metabolismo de astaxantina, e integra y analiza datos relevantes, con el fende proporcionar una referencia eficaz para el desarrollo y la aplicación de los recursos de astaxantina.

1 características estructurales, fuentes y formas de astaxantina

1.1 características estructurales de astaxantina

astaxantinaTambién conocido como pigmento amarillo de Camaro pigpigde de concha de langosta, tiene el nombre químico 3,3 '-dihidroxi-4,4' -diona -β, β '-caroteno, con la fórmula molecular C40H52O4. Su estructura química está compuesta por cuatro unidades de isopreno conectadas por enlaces dobles conjug, con dos unidades de isoprenen cada extremo formando una estructura de anillo de seis miembros [2]. Por un lado, hay dos átomos de carbono quirales, 3C y 3’C, y cada átomo de carbono quiral puede tener dos conformaciones (es decir, R o S), por lo que hay tres isómeros ópticos: un par de astaxantina racémica (3S, 3 'S y dextrorotatory 3R, 3’R) y una meso-astaxantina (3S, 3’R). Por otro lado, la estructura de cadena larga conjugformada por múltiples enlaces dobles carbono-carbono en la molécula de astaxantina la hace propensa a la isomericis-trans, formando una variedad de isómeros geométricos [5].

En la configuración cis, usualmente hay un gran impedimento estérico entre los átomos de hidrógeno cerca del doble enlace cis o entre los átomos de hidrógeno y el grupo metilo. Por lo tanto, en la naturaleza, la mayoría de astaxantina en el estado libre existe como all-trans astaxantina, que no compite por la posición espacial del grupo rami(grupo metilo) de este isómero, dándole una estabilidad estructural relativamente buena [6]. Sin embargo, all-trans astaxantina es susceptible a reacciones geométricas de isomeridebido a la influencia de factores como las propiedades del solvente, la luz, el calor, el oxígeno y los iones metálicos, que lo convierten en una variedad de isómeros cis configur[7-8]. La literatura informa actualmente [7]que las principales formas de astaxantina cis-isómeros son: 9-cis-astaxantina, 13-cis-astaxantina, 15-cis astaxantina (15-cis-astaxantina), 13, 15-di-cis-astaxantina (13,15-di-cis-astaxantina), la estructura de cada isómero astaxantina se muestra en la figura 1.

1.2 fuentes y formas de astaxantina

1.2.1 fuentes de astaxantina

Los productos de astaxantina actualmente comercializados se derivan principalmente de Haematococcus pluvialis, levadura roja, astaxantina sintética, y algunos productos de aceite de camarrico en astaxantina. Los investigadores han encontrado que Haematococcus pluvialis es una buena fuente de astaxantina natural mediante el análisis y medición del contenido de astaxantina en diferentes recursos biológicos [9]. La astaxantina representa alrededor del 4% al 5% del peso seco del polvo de algas; Astaxantina en la levadura roja Fava representa aproximadamente 0,12% del peso seco [10]; El contenido total de astaxantina en varios otros recursos acuáticos comunes se muestra en la figura 2. Los datos muestran que el contenido total de astaxantina en el krill antáres de aproximadamente 120 mg/kg, en camarones y camarones dulces de aproximadamente 30 mg/kg a 60 mg/kg, en cangrejos de aproximadamente 30 mg/kg, y en salmón de aproximadamente 15 mg/kg a 20 mg/kg [11-12] (todo calculado sobre una base de peso seco).

1.2.2 formas de astaxantina

Las principales formas deAstaxantina en la naturalezaSon la forma libre y la forma esterificada (monoéster y diéster, como se muestra en la figura 3), y hay diferencias significativas entre las especies. Los estudios han demostrado que la astaxantina está principalmente presente en el estado libre en la trucha de salmón y la levadura roja [13-14], mientras que está principalmente presente en el estado esterificado en las algas, camarones y cangrejo, con niveles relativamente bajos de astaxantina libre [15-17]. Miao Fengping [17] informó que la astaxantina libre, monoésteres y diésteres de astaxantina en Haematococcus pluvialis representcerca de 5, 70 y 25%, respectivamente. Gladis y Bjerkeng [16]estudiaron Los componentes pigmentdel cangrejo de roca, los resultados mostraron que entre los carotenoides totales, la astaxantina libre representó alrededor del 10%, los monoésteres de astaxantina representalrededor del 12%, y los diésteres de astaxantina representalrededor del 70%. En la figura 4 se muestran los porcentajes relativos de astaxantina libre y astaxantina esterificada en varios recursos acuáticos comunes.

Además, las cadenas de ácidos grasos vinculados a la astaxantina son en su mayoría ácidos grasos de cadena larga. Entre ellos, los ácidos grasos en la estructura éster astaxantina de Haematococcus pluvialis son principalmente ácido octadecanoico y ácido hexadecanoico. En el caso del camarón blanco, el krill antáry el cangrejo nadador, las cadenas de ácidos grasos de los ésteres de astaxantina existen principalmente en la forma de C20:5 y C22:6. Vale la pena señalar que los animales no pueden sintetizar astaxantina y los ésteres de astaxantina [18]y sólo pueden obtenerlos de los alimentos. Astaxantina se encuentra principalmente en la forma esterificada en organismos acuáticos como camarones, pero en los peces Están en su mayoría en el estado libre, lo que indica que la absorción, conversión y acumulación de astaxantina en animales es altamente selectiva. Desde una perspectiva biomimética, esto proporciona nuevas ideas para estudiar y mejorar la utilización de astaxantina en el cuerpo humano.

Por otro lado, la astaxantina libre en la naturaleza existe principalmente en las configuraciones geométricas de todo-trans-astaxantina y 13-cis-astaxantina, pero las configuraciones ópticas de astaxantina en diferentes organismos varían significativamente. Los autores buscaron investigaciones nacionales y extranjeras relevantes [10,17,19] y resumieron la composición de isómeros ópticos de astaxantina en diferentes especies (como se muestra en la figura 5).los datos muestran que la astaxantina en Haematococcus pluvialis, salmón y krill antárexiste principalmente en el 3 S, 3 ' configuración S, mientras que la astaxantina en Rhodopseudomonas palustris está toda en el 3R, 3'R configuración. En gambas y cangrejos, el contenido relativo de los 3S, 3 'S y3S, 3 ' configuraciones R es relativamente alta, y la astaxantina sintética es una mezcla de las tres formas de astaxantina (3S, 3 'S 25%, 3R, 3 'R 25%, 3S, 3 'R 50%) [9, 10, 16, 20-21].

2 investigación sobre la función biológica, la absorción y el metabolismo de la astaxantina.

2. Función biológica de astaxantina

El anillo especial − -ionona y cadena larga conjugada Alqueno estructura en la estructura molecular de astaxantina Darle la función de apagar eficazmente el oxígeno activo. Es, con mucho, el antioxidante natural más fuerte en la naturaleza, y su capacidad para eliminar los radicales libres es 500 veces la de la vitamina Ey otros carotenoides (luteína, licopeny betacaroteno) por 500 veces [22]. La astaxantina es actualmente el único carotenoide encontrado para ser capaz de penetrar en las barreras hematoencefálica y hematoretina [4]. Muchas de sus estructuras y propiedades hacen astaxantina exhiexcelentes funciones biológicas.

Un gran número de experimentos con animales han demostrado que la astaxantina tiene anti-tumor [23], anti-inflamatorio [24], anti-diabético [25], reduce el daño oxidativo [26], mejora la inmunidad [27], mejora la función motora [28], y previene enfermedades cardiovasculares y cerebrovasculares [29]y otras funciones. Los informes de investigación actuales sobre la actividad biológica de astaxantina se resumen en la tabla 1. Además, los estudios nacionales y extranjeros han demostrado que las funciones biológicas exhibipor diferentes isómeros de astaxantina son diferentes. 3S,3'S astaxantina tiene mejores funciones biológicas y una actividad antioxidante más fuerte que 3R,3'R y 3S,3 R tienen mejores funciones biológicas y más fuertes actividades antioxidantes [9]; Liu et al. [30]demostraron mediante varios ensayos de simulación in vitro que, en comparación con la all-trans astaxantina, la 9-cis y la 13-cis-astaxantina exhiuna mayor capacidad antioxidante en múltiples sistemas simulados.

2.1 investigación actual sobre la absorción y el metabolismo de astaxantina

Como un carotenoide, el factor clave en si astaxantina puede ejercer actividad biológica después de la ingestión es la proporción de la misma que se absorbe y se utiliza o se almacena en el cuerpo. Su tasa de utilización se ve afectada principalmente por factores como la estructura molecular, Unión física en los alimentos, contenido graso en la dieta, y el contenido de enzimas pancreáticas y sales biliares en el tracto gastrointestinal [49].

En la actualidad, hay relativamente poca investigación sobre los procesos metabólicos de la astaxantina absorción en el cuerpo, y hay poco informe sobre la digestión y absorción de astaxantina compuestos con diferentes estructuras moleculares en el cuerpo. Ranga et al. [20,32] y Olson et al. [50]informaron que la biodisponibilidad de astaxantina se puede mejorar eficazmente mediante la adición de lípidos a la dieta, lo que indica que el tipo y el contenido de lípidos en la matriz alimentaria son factores importantes que afectan la biodisponibilidad de astaxantina en el cuerpo.

Østerlie et al. [51]yCoral et al. [52]estudiaron la presencia de astaxantina en suero humano después de la ingesta oral de astaxantina y ésteres de astaxantina. Los resultados mostraron que después de la ingestión de astaxantina libre, se une a las lipoproteínas en la sangre; Después de la ingestión de ésteres de astaxantina, solo se detectó astaxantina libre en la sangre, y no se detectó astaxantina esterificada. El valor de respuesta en la sangre fue 4-5 veces menor que el de ingerir la misma cantidad de astaxantina libre. Se especula que la astaxantina libre puede ser absordirectamente y utilizada por el cuerpo humano, mientras que la astaxantina esterificada necesita ser hidrolizada en astaxantina libre en el tracto digestivo, y luego absorbida por el cuerpo humano en forma de astaxantina libre. Este estudio proporciona alguna evidencia de que los ésteres de astaxantina ejercen la misma eficacia biológica que la astaxantina libre en el cuerpo, pero hay una falta de datos de investigación intuitiva y sistemática para demostrar la exactitud de esta especulación.

Fukami et al. [53]sintetizaron mono y diésteres de astaxantina usando métodos químicos y estudiaron su farmacocinética usando un modelo de rata. Los resultados mostraron que la biodisponibilidad del supuesto éster de astaxantina de cadena media era mejor que la del éster de astaxantina de cadena larga. La biodisponibilidad del monoéster de astaxantina con ácido octanoico en ratas fue mayor que la del diester de astaxantina con ácido octanoico, y mayor que la del extracto comercial derivado de astaxantina de Haematococcus pluvialis(mezcla de astaxantina y Ester de astaxantina). Además, la concentración metabólica máxima de astaxantina en el hígado fue aproximadamente tres veces mayor que en el suero. Según Fuka- mi's inferencia, los ésteres de astaxantina con cadenas de ácidos grasos de cadena media tienen una mayor biodisponibilidad. Los resultados de este estudio muestran que existe una correlación entre la composición de la cadena de ácidos grasos de los ésteres de astaxantina y su biodisponibilidad. Sin embargo, la relación estructura-biodisponibilidad entre los ésteres de astaxantina no está clara y requiere más investigación.

3 conclusión

Astaxantina Natural es de gran importancia práctica para mejorar la salud humana, pero es extremadamente inestable y fácilmente oxidado y degradado por factores externos como la luz, el calor y el oxígeno, lo que conduce a una disminución en la apariencia y el valor nutricional de los alimentos. Por lo tanto, astaxantina añadido a los alimentos debe existir en un estado molecular relativamente estable con alta potencia biológica.

Además, la estabilidad y biodisponibilidad de astaxantina se ven afectados no sólo por la estructura molecular, sino también por factores externos como el sistema alimentario. Sin embargo, la comprensión actual de la influencia y el mecanismo de las diferentes formas moleculares de la astaxantina estructura y los sistemas alimentarios en su estabilidad y la absorción y el metabolismo aún no está claro. Por lo tanto, el desarrollo de estos trabajos de investigación en el futuro es especialmente importante.

 No sólo tiene un significado teórico importante para revelar los factores, leyes y mecanismos que afectan a la estabilidad y biodisponibilidad de astaxantina, sino que también proporciona una base para la detección de astaxantina formas moleculares con alta estabilidad y biodisponibilidad, así como el diseño de productos alimenticios con alta biodisponibilidad de ésteres de astaxantina. Por último, explora nuevas estrategias y soluciones para la utilización de alto valor de los recursos de astaxantina y dietas nutricionales científicas.

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